作为微电子器件的理想电源,全固态薄膜锂电池(TFB)已经被广泛地研究了几十年,并开始进入商业化应用。然而,目前关于失效TFB的回收与再利用的研究几乎没有,这将会阻碍TFB的可持续发展。本工作针对因金属锂负极失效而造成电池失效的TFB,...作为微电子器件的理想电源,全固态薄膜锂电池(TFB)已经被广泛地研究了几十年,并开始进入商业化应用。然而,目前关于失效TFB的回收与再利用的研究几乎没有,这将会阻碍TFB的可持续发展。本工作针对因金属锂负极失效而造成电池失效的TFB,提出了一种简单的基于最常见LiCoO_(2)(LCO)/LiPON/LiTFB(F-TFB)的直接回收再利用的方法。研究发现,F-TFB中的金属锂负极薄膜在循环过程会被部分氧化从而造成电池失效。我们提出利用无水乙醇溶液有效地溶解并去除F-TFB上失效的金属锂负极部分,从而快速地回收底层的LCO/LiPON薄膜。结构分析和表面分析结果表明,回收的LCO/LiPON薄膜中的LCO正极的晶体结构、LCO/LiPON的界面结构以及LiPON电解质的表面保持完好,使其再利用成为了可能。进一步地,我们在回收的LCO/LiPON薄膜上依次沉积了LiPON和Li薄膜,构建得到了电化学性能恢复的LCO/LiPON/LiTFB,并获得了与新制备的TFB相一致的比容量(0.223 m Ah·cm^(-2))、良好的倍率性能和循环寿命(500次循环后容量保持率为77.3%)。这种简单而有效的回收再利用方法有望延长固态电池的使用寿命,减少能源和资源消耗,促进固态电池的可持续发展。展开更多
文摘作为微电子器件的理想电源,全固态薄膜锂电池(TFB)已经被广泛地研究了几十年,并开始进入商业化应用。然而,目前关于失效TFB的回收与再利用的研究几乎没有,这将会阻碍TFB的可持续发展。本工作针对因金属锂负极失效而造成电池失效的TFB,提出了一种简单的基于最常见LiCoO_(2)(LCO)/LiPON/LiTFB(F-TFB)的直接回收再利用的方法。研究发现,F-TFB中的金属锂负极薄膜在循环过程会被部分氧化从而造成电池失效。我们提出利用无水乙醇溶液有效地溶解并去除F-TFB上失效的金属锂负极部分,从而快速地回收底层的LCO/LiPON薄膜。结构分析和表面分析结果表明,回收的LCO/LiPON薄膜中的LCO正极的晶体结构、LCO/LiPON的界面结构以及LiPON电解质的表面保持完好,使其再利用成为了可能。进一步地,我们在回收的LCO/LiPON薄膜上依次沉积了LiPON和Li薄膜,构建得到了电化学性能恢复的LCO/LiPON/LiTFB,并获得了与新制备的TFB相一致的比容量(0.223 m Ah·cm^(-2))、良好的倍率性能和循环寿命(500次循环后容量保持率为77.3%)。这种简单而有效的回收再利用方法有望延长固态电池的使用寿命,减少能源和资源消耗,促进固态电池的可持续发展。
