近日，材料学院纪永生博士团队在锂离子电池回收与材料再生方向取得重要研究进展，相关成果以题为“LiF as a Crack/Defect Healer and Structural Stabilizer for the Spent Lithium Cobalt Oxide”的研究论文发表在国际权威期刊《Energy Storage Materials》（中科院一区TOP期刊，最新影响因子18.9）。该研究对退役锂离子电池正极材料的绿色高值化再生提出了全新思路，为实现电池资源循环利用与环境友好型回收工艺提供了重要理论与实践支撑。
随着锂离子电池在消费电子与新能源汽车领域的大规模应用，废旧电池数量激增。传统回收工艺如火法冶金与湿法冶金存在能耗高、污染重、经济效益不佳等问题，亟需发展绿色高效的替代方案。纪永生博士团队提出，将氟化锂（LiF）引入退役钴酸锂（LCO）材料中，可同时发挥“结构修复剂”与“稳定增强剂”的双重作用。一方面，LiF能够有效修复材料在服役过程中产生的裂纹与缺陷；另一方面，LiF显著提升了材料的结构稳定性与电化学循环性能。基于同步辐射硬X射线近边吸收谱（XANES）测试结果，发现再生后的LCO材料中，原有的Co²⁺和Co⁴⁺均转化为Co³⁺，证明了LCO晶体结构的成功修复。第一性原理计算进一步表明，F元素的引入扩大了Co 3d与O 2p轨道的能级分离，降低了晶格氧的反应活性，从而增强了材料的结构稳定性。修复后的LCO正极在260次充放电循环后容量保持率达到81.6%，远超原始LCO（62.3%）与传统再生LCO（35.6%）。此外，该回收方法采用简洁的固相烧结工艺，显著降低能耗与成本，整体经济效益提升超过40%。
该论文第一作者为我院纪永生博士，中国科学院高能物理研究所简宏希副研究员、同济大学张任远副教授、华中科技大学伽龙教授为共同通讯作者。该项成果体现了材料学院在新能源材料绿色循环利用方向的持续探索与创新能力。
作者简介：
纪永生，博士，硕士生导师。2024年6月博士毕业于同济大学材料科学与工程专业，主要从事锂离子电池正负极材料的结构调控与再生利用研究。近年来以第一或共同第一作者身份在 Advanced Materials、Energy & Environmental Science等国际高水平期刊发表SCI论文十余篇。
论文链接： https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104006