由于高能量和高功率密度，鋰離子電池已成為便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車的主流電源。隨著鋰離子電池產(chǎn)品的普及，大量廢舊電池的出現(xiàn)，也將對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)造成壓力。近日，天津大學(xué)教授胡文彬、陳亞楠團(tuán)隊(duì)在《中國(guó)科學(xué)材料》發(fā)表研究論文《變廢為寶：富缺陷鎳摻雜磷酸鐵鋰用于高效電催化析氧反應(yīng)》，利用簡(jiǎn)單浸漬法結(jié)合電化學(xué)原位轉(zhuǎn)化，可將廢舊電池正極材料磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)變成高效的析氧反應(yīng)電催化劑。
廢舊電池正極材料中含有的鐵元素是重要的金屬礦產(chǎn)資源,并作為多種催化劑的主要成分廣泛應(yīng)用于工業(yè)催化領(lǐng)域。受此啟發(fā)，胡文彬、陳亞楠團(tuán)隊(duì)嘗試通過合理設(shè)計(jì)將廢棄電池中的磷酸鐵鋰材料轉(zhuǎn)化為高活性的納米催化劑，通過引入鎳元素激活電池廢料中的惰性鐵元素，獲得了高活性鎳鐵基納米片催化劑。
在催化反應(yīng)過程中，近球形微米磷酸鐵鋰顆粒會(huì)自發(fā)轉(zhuǎn)化為超薄納米片，這一結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生了大量開放空間結(jié)構(gòu)，從而大大加快了催化反應(yīng)過程。另一方面，鎳和鐵之間的協(xié)同作用還降低了電催化反應(yīng)所需要的能量，進(jìn)而提高了其催化活性。用此方法新獲得的鎳鐵基納米片催化劑，克服了廢棄電池中磷酸鐵鋰材料顆粒尺寸大、比表面積小、活性差等問題，在催化性能測(cè)試中表現(xiàn)出了與其他貴金屬催化劑相媲美的優(yōu)異催化活性和穩(wěn)定性。
據(jù)介紹，作為一種綠色且通用的方法, 研究有望實(shí)現(xiàn)用低成本的電池廢料替代價(jià)格昂貴的貴金屬催化劑，具有材料損耗低、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)率高、可放大等特點(diǎn)，體現(xiàn)出較高的工業(yè)價(jià)值、成本優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)潛力。廢舊電池材料的低成本高效回收利用，也將為我國(guó)節(jié)能減排以及碳中和做出貢獻(xiàn)。
