利用浸漬法結(jié)合電化學(xué)原位轉(zhuǎn)化 天津大學(xué)將廢舊電池制成高效催化劑

發(fā)布時(shí)間:2021-09-24 10:39:53  |  來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)  

鋰離子電池由于其高能量和高功率密度,已成為便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車(chē)的主流電源。隨著鋰離子電池產(chǎn)品的普及,未來(lái)將不可避免地會(huì)出現(xiàn)大量的廢舊電池,必將對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重的壓力。記者9月20日從天津大學(xué)獲悉,該校材料科學(xué)與工程學(xué)院教授胡文彬、陳亞楠團(tuán)隊(duì),利用浸漬法結(jié)合電化學(xué)原位轉(zhuǎn)化,將廢舊電池正極材料中的磷酸鐵鋰,轉(zhuǎn)變成高效的析氧反應(yīng)電催化劑。相關(guān)成果近日發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)材料》上。

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),團(tuán)隊(duì)嘗試通過(guò)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。他們通過(guò)引入鎳元素,激活了電池廢料中的惰性鐵元素,從而獲得了高活性鎳鐵基納米片催化劑。

在催化反應(yīng)過(guò)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(kāi)放空間,從而大大加快了催化反應(yīng)過(guò)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。胡文彬介紹:“用此方法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(wèn)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。”

作為一種綠色且通用的方法,該研究有望實(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。該方法具有材料損耗低、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)率高、可放大等特點(diǎn),具有很高的工業(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)能減排以及碳中和作出貢獻(xiàn)。(陳曦 張華)

關(guān)鍵詞: 浸漬法 電化學(xué)原位轉(zhuǎn)化 天津大學(xué) 廢舊電池

 

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