Wiederbelebung ausgedienter LiFePO₄-Kathoden mit Hilfe von Tee-Polyphenolen

Kostengünstige, energieeffiziente und umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen metallurgischen Recyclingmethoden

06.10.2025

Symbolbild

AI-generated image

Anzeigen

Präzise elektrochemische Messungen auf kleinstem Raum

Mobiles Raman-Spektrometer für Echtzeit-Datenanalyse vor Ort

Ionenchromatographie – automatisiert für hohes Probenaufkommen

Forscher des Instituts für Festkörperphysik an den Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben zusammen mit der Shenzhen International Graduate School der Tsinghua University und der Suzhou University of Technology erfolgreich eine von einem natürlichen Elektronendonor unterstützte Heilungs- und gezielte Oberflächenrekonstruktionsstrategie entwickelt, die die direkte Regeneration von abgebauten Lithium-Eisenphosphat (LiFePO₄)-Kathodenmaterialien aus ausgedienten Strombatterien ermöglicht. Ihre Arbeit, die in der Zeitschrift Advanced Materials veröffentlicht wurde, bietet eine kostengünstige, energieeffiziente und umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen metallurgischen Recyclingmethoden.

Der zunehmende Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien in Fahrzeugen mit neuer Energieversorgung hat dazu geführt, dass diese Batterien in großem Umfang ausgemustert werden, was Anlass zur Sorge über Umweltverschmutzung und Ressourcenverschwendung gibt. Herkömmliche hydrometallurgische und pyrometallurgische Recyclingverfahren können nur wertvolle Metallelemente extrahieren, was sie für LiFePO₄-Kathoden wirtschaftlich unrentabel macht. Im Gegensatz dazu kann die direkte Regenerierungstechnologie degradierte Kathodenmaterialien effizienter und nachhaltiger wiederherstellen.

In dieser Studie verwendete das Team natürlich extrahierte Tee-Polyphenole als Elektronendonatoren. Durch die synergistische Wirkung von Hydroxylelektronenspendern und zusätzlichen Lithiumsalzen gelang es ihnen, die degradierte FePO₄-Phase wieder in LiFePO₄ umzuwandeln und schädliche Li-Fe-Anti-Site-Defekte zu reduzieren, die Zusammensetzung und Struktur des Materials vollständig wiederherzustellen und schnelle Li⁺-Diffusionskanäle zu rekonstruieren.

Um beschädigte oder fehlende Oberflächenkohlenstoffschichten auf degradierten LiFePO₄-Partikeln zu reparieren, führten die Forscher während des Regenerationsprozesses eine Aluminiumquelle ein. Dank der starken Bindungsaffinität zwischen Aluminiumphosphat (AlPO₄) und LiFePO₄ bildete sich genau an den beschädigten Stellen eine gezielte Verbundschicht aus amorphem AlPO₄ und Li₃PO₄. Diese schnellen Ionenleiter in Kombination mit Restkohlenstoff bauten effiziente duale Elektronen-Ionen-Transportkanäle auf der Oberfläche wieder auf und verbesserten die Leistung der regenerierten Kathode. Durch die partielle Al-Dotierung der Hauptphase wurde die strukturelle Stabilität erhöht, ohne die Energiedichte zu verringern, wodurch die Migration von Eisenionen wirksam unterdrückt und die Lebensdauer der regenerierten LiFePO₄-Kathoden verlängert wurde.

Diese Arbeit liefert dem Team zufolge wertvolle Erkenntnisse über das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien im Ruhestand.

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

Originalveröffentlichung

Yuanyuan Liu, Jin Bai, Ruyu Shi, Peiyao Wang, Ke Xiao, Siya Wang, Shiyu Qiu, Xianlong Wang, Xuebin Zhu, Kaishuai Yang, Guangmin Zhou, Bangchuan Zhao, Yuping Sun; "Direct Recycling of Degraded LiFePO₄ Cathode Material via Natural Electron Donors Healing and Targeted Surface Reconstruction"; Advanced Materials, 2025-9-13

https://www.chemie.de/news/1187275/wiederbelebung-ausgedienter-lifepo-kathoden-mit-hilfe-von-tee-polyphenolen.html