天大團隊 將電池廢料製成高效催化劑

科技日報訊 （記者陳曦 通訊員張華）鋰離子電池由於其高能量和高功率密度，已成為便攜式電子產品和電動汽車的主流電源。隨着鋰離子電池產品的普及，未來將不可避免地會出現大量的廢舊電池，必將對社會的可持續發展造成嚴重的壓力。記者9月20日從天津大學獲悉，該校材料科學與工程學院教授胡文彬、陳亞楠團隊，利用浸漬法結合電化學原位轉化，將廢舊電池正極材料中的磷酸鐵鋰，轉變成高效的析氧反應電催化劑。相關成果近日發表在《中國科學材料》上。

廢舊電池正極材料中含有的鐵元素是重要的金屬礦產資源，並作為多種催化劑的主要成分廣泛應用於工業催化領域。受此啓發，團隊嘗試通過合理設計將廢棄電池中的磷酸鐵鋰材料轉化為高活性的納米催化劑。他們通過引入鎳元素，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。

在催化反應過程中，近球形微米磷酸鐵鋰顆粒會自發轉化為超薄納米片，這一結構變化產生了大量開放空間，從而大大加快了催化反應過程。另一方面，鎳和鐵之間的協同作用還降低了電催化反應所需要的能量，進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、活性差等問題，在催化性能測試中表現出了與其他貴金屬催化劑相媲美的優異催化活性和穩定性。”

作為一種綠色且通用的方法, 該研究有望實現用低成本的電池廢料替代價格昂貴的貴金屬催化劑。該方法具有材料損耗低、生產週期短、產率高、可放大等特點，具有很高的工業價值、成本優勢和市場潛力。廢舊電池材料的低成本高效回收利用也將為我國節能減排以及碳中和作出貢獻。