可替代贵金属催化剂,天津大学团队将锂电池废料变废为宝

发布日期:2021-09-13

核心提示:由于高能量和高功率密度,锂离子电池已成为便携式电子产品和电动汽车的主流电源。随着锂离子电池产品的普及,大量废旧电池的出现

由于高能量和高功率密度,锂离子电池已成为便携式电子产品和电动汽车的主流电源。随着锂离子电池产品的普及,大量废旧电池的出现,也将对生态环境保护造成压力。近日,天津大学教授胡文彬、陈亚楠团队在《中国科学材料》发表研究论文《变废为宝:富缺陷镍掺杂磷酸铁锂用于高效电催化析氧反应》,利用简单浸渍法结合电化学原位转化,可将废旧电池正极材料磷酸铁锂转变成高效的析氧反应电催化剂。

废旧电池正极材料中含有的铁元素是重要的金属矿产资源,并作为多种催化剂的主要成分广泛应用于工业催化领域。受此启发,胡文彬、陈亚楠团队尝试通过合理设计将废弃电池中的磷酸铁锂材料转化为高活性的纳米催化剂,通过引入镍元素激活电池废料中的惰性铁元素,获得了高活性镍铁基纳米片催化剂。

在催化反应过程中,近球形微米磷酸铁锂颗粒会自发转化为超薄纳米片,这一结构变化产生了大量开放空间结构,从而大大加快了催化反应过程。另一方面,镍和铁之间的协同作用还降低了电催化反应所需要的能量,进而提高了其催化活性。用此方法新获得的镍铁基纳米片催化剂,克服了废弃电池中磷酸铁锂材料颗粒尺寸大、比表面积小、活性差等问题,在催化性能测试中表现出了与其他贵金属催化剂相媲美的优异催化活性和稳定性。

据介绍,作为一种绿色且通用的方法, 研究有望实现用低成本的电池废料替代价格昂贵的贵金属催化剂,具有材料损耗低、生产周期短、产率高、可放大等特点,体现出较高的工业价值、成本优势和市场潜力。废旧电池材料的低成本高效回收利用,也将为我国节能减排以及碳中和做出贡献。


 
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