Pesquisadores do Instituto de Física do Estado Sólido, Institutos de Ciências Físicas de Hefei e Academia Chinesa de Ciências, em colaboração com a Escola Internacional de Pós-Graduação de Shenzhen da Universidade Tsinghua e a Universidade de Tecnologia de Suzhou, desenvolveram com sucesso uma estratégia natural de reparo assistido por doador de elétrons e reconstrução de superfície direcionada, permitindo a regeneração direta de materiais catódicos de fosfato de ferro-lítio (LiFePO₄) degradados de baterias de energia desativadas. Os resultados da pesquisa, publicados na Advanced Materials, oferecem uma alternativa de baixo custo, energeticamente eficiente e ecologicamente correta aos métodos tradicionais de reciclagem metalúrgica.

Com o aumento contínuo do uso de baterias de íons de lítio em veículos de nova geração, a poluição ambiental e o desperdício de recursos causados ​​por baterias desativadas em larga escala estão se tornando cada vez mais graves. Os métodos tradicionais de reciclagem hidrometalúrgica e pirometalúrgica extraem apenas elementos metálicos valiosos, tornando-os antieconômicos para materiais catódicos de fosfato de ferro-lítio. Em contraste, a tecnologia de regeneração direta pode restaurar materiais catódicos degradados de forma mais eficiente e sustentável.

Utilizando polifenóis do chá extraídos naturalmente como doadores de elétrons, a equipe de pesquisa converteu com sucesso a fase FePO₄ degradada de volta para LiFePO₄ por meio do efeito sinérgico de um doador de elétrons hidroxila e sais de lítio suplementares. Isso reduziu os defeitos nocivos do antissítio Li-Fe, restaurou a composição e a estrutura do material e restabeleceu as vias de difusão rápida do Li⁺.

Para reparar a camada de carbono danificada ou ausente na superfície das partículas de fosfato de ferro-lítio degradadas, os pesquisadores introduziram uma fonte de alumínio durante o processo de regeneração. A forte ligação entre o fosfato de alumínio (AlPO₄) e o fosfato de ferro-lítio permitiu a formação precisa de um revestimento compósito direcionado, composto de AlPO₄ amorfo e fosfato de ferro-lítio (Li₃PO₄) nas áreas danificadas.

Esses condutores iônicos rápidos, combinados com o carbono residual, restabeleceram vias eficientes de transporte duplo de elétrons-íons na superfície, melhorando o desempenho da taxa de transferência do cátodo regenerado. Além disso, a dopagem parcial de Al na fase bruta melhorou a estabilidade estrutural, inibiu efetivamente a migração de íons de ferro e prolongou a vida útil do cátodo de LiFePO₄ regenerado.

A equipe de pesquisa afirmou que o trabalho fornece insights valiosos sobre a reciclagem de baterias de íons de lítio de energia desativadas.