廢舊鋰離子電池的回收問題一直備受關(guān)注，直接回收技術(shù)被視為解決環(huán)境污染和資源浪費的有效途徑。然而，在廢舊鋰離子電池的直接回收過程中，正極材料中過渡金屬(TM)原子的遷移和缺陷結(jié)構(gòu)的形成，往往導(dǎo)致再生正極的循環(huán)壽命不佳。這一問題主要由充放電過程中TM─O共價鍵的振動特性所引發(fā)，特別是高頻拉伸振動會導(dǎo)致TM原子遷移至Li層，形成尖晶石/巖鹽相，進(jìn)而阻礙Li+的傳輸，影響正極的循環(huán)穩(wěn)定性。

針對這一技術(shù)難題，西安交通大學(xué)郗凱、丁書江團(tuán)隊攜手清華大學(xué)深圳國際研究生院周光敏等人，經(jīng)過深入研究，提出了構(gòu)建低頻聲子色散關(guān)系的新方法。該方法通過降低TM氧共價鍵的彎曲和拉伸振動頻率，有效抑制了TM原子的遷移和缺陷結(jié)構(gòu)的形成，從而實現(xiàn)了再生正極的高壽命循環(huán)。這一創(chuàng)新成果不僅解決了廢舊鋰離子電池回收過程中的技術(shù)瓶頸，還為鋰離子電池的循環(huán)利用提供了新的思路。

近日，該團(tuán)隊的研究成果以《低頻聲子色散策略助力廢舊鋰離子電池正極穩(wěn)定性提升》(Low-Frequency Phonon Dispersion Strategy Enabling Enhanced Stability of Cathode from Spent Lithium-Ion Batteries)為題，在知名期刊《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上發(fā)表。論文的共同第一作者為賈凱助理教授和碩士研究生賀毓嘉，共同通訊作者為郗凱教授和周光敏副教授。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、陜西省秦創(chuàng)原創(chuàng)新人才計劃等多個項目的資助，表征分析工作則得到了西安交通大學(xué)分析測試共享中心的支持。