Una estrategia con polifenoles del té reaviva los cátodos de LiFePO₄ jubilados
Una alternativa económica, energéticamente eficiente y respetuosa con el medio ambiente a los métodos tradicionales de reciclado metalúrgico
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Investigadores del Instituto de Física del Estado Sólido de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei de la Academia China de Ciencias, junto con la Escuela Internacional de Posgrado de Shenzhen de la Universidad Tsinghua y la Universidad Tecnológica de Suzhou, han desarrollado con éxito una estrategia de cicatrización y reconstrucción superficial selectiva asistida por donantes naturales de electrones que permite la regeneración directa de materiales catódicos degradados de fosfato de hierro y litio (LiFePO₄) procedentes de baterías eléctricas retiradas. Su trabajo, publicado en Advanced Materials, ofrece una alternativa económica, eficiente desde el punto de vista energético y respetuosa con el medio ambiente a los métodos tradicionales de reciclado metalúrgico.
Diagrama esquemático del mecanismo de reparación y regeneración directa de los cátodos LiFePO₄ retirados.
LIU Yuanyuan
A medida que aumenta el uso de baterías de iones de litio en los vehículos de nueva generación, su retirada a gran escala suscita una gran preocupación por la contaminación ambiental y el despilfarro de recursos. Los métodos convencionales de reciclado hidrometalúrgico y pirometalúrgico sólo pueden extraer elementos metálicos valiosos, lo que los hace económicamente inviables para los cátodos de LiFePO₄. En cambio, la tecnología de regeneración directa puede restaurar materiales catódicos degradados de forma más eficiente y sostenible.
En este estudio, el equipo utilizó polifenoles de té extraídos de forma natural como donantes de electrones. Mediante el efecto sinérgico de los donantes de electrones hidroxilo y las sales de litio suplementarias, lograron convertir la fase degradada FePO₄ de nuevo en LiFePO₄ y redujeron los defectos perjudiciales Li-Fe antisitio, restaurando por completo la composición y estructura del material y reconstruyendo los canales de difusión rápida de Li⁺.
Para reparar las capas superficiales de carbono dañadas o ausentes en las partículas degradadas de LiFePO₄, los investigadores introdujeron una fuente de aluminio durante el proceso de regeneración. Aprovechando la fuerte afinidad de unión entre el fosfato de aluminio (AlPO₄) y el LiFePO₄, se formó una capa compuesta específica de AlPO₄ amorfo y Li₃PO₄ precisamente en las regiones dañadas. Estos rápidos conductores de iones, combinados con el carbono residual, reconstruyeron eficientes canales duales de transporte de electrones e iones en la superficie, mejorando la tasa de rendimiento del cátodo regenerado. Al mismo tiempo, el dopaje parcial de Al en la fase masiva mejoró la estabilidad estructural sin reducir la densidad energética, suprimiendo eficazmente la migración de iones de hierro y prolongando la vida útil de los cátodos de LiFePO₄ regenerados.
Según el equipo, este trabajo aporta información valiosa sobre el reciclado de baterías de iones de litio de baja potencia.
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Publicación original
Yuanyuan Liu, Jin Bai, Ruyu Shi, Peiyao Wang, Ke Xiao, Siya Wang, Shiyu Qiu, Xianlong Wang, Xuebin Zhu, Kaishuai Yang, Guangmin Zhou, Bangchuan Zhao, Yuping Sun; "Direct Recycling of Degraded LiFePO4 Cathode Material via Natural Electron Donors Healing and Targeted Surface Reconstruction"; Advanced Materials, 2025-9-13
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