镁掺杂NCM622正极材料通过NCM111升级回收：结构与电化学的协同增强

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Mg-Doped NCM622 Cathode Materials via Upcycling of NCM111: Synergistic Enhancement of Structure and Electrochemistry

本文提出了一种创新的直接再生策略，将废弃多晶LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（NCM111）正极材料升级转化为高性能单晶LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（NCM622）。通过Mg2+双位点掺杂（3a-Li层和3b-TM层）有效抑制Ni2+迁移、拓宽Li+扩散通道，为锂离子电池（LIB）的可持续资源循环提供了新范式。

　　

结果与讨论

通过ICP-MS分析验证样品化学组成与目标化学计量比的匹配度（表1）。测量元素比例与设计值高度吻合，证实合成条件和工艺稳定性的精确控制，为材料性能优化奠定了数据基础。

尽管ICP-MS确认了体相元素组成与目标化学计量比的一致性，但材料升级转化的核心机制仍需深入探索。有趣的是，镁元素以Mg²⁺形态存在，其掺杂在保持原始层状结构的同时，显著提升了Ni³⁺含量并减少了Li层中的Ni²⁺占位，如同给晶体结构安装了"稳定阀"，有效抑制了Li/Ni混排现象。

结论

本研究证实Mg掺杂显著提升了升级回收NCM622材料的长循环稳定性和倍率性能。再生镁掺杂NCM622通过优化晶体结构，降低了电极极化并增强了锂离子扩散动力学，为高性能锂离子电池的可持续发展提供了创新解决方案。