靶向杂质阳离子共嵌入的深度（脱）嵌驱动再生策略：延长LiFePO4电极在盐湖提锂中的循环寿命

针对LiFePO4电极在盐湖提锂过程中因Na+等杂质离子共嵌入导致的容量衰减问题，研究人员提出了一种基于"高浓度锂电解质-低电流密度-深度（脱）嵌"的原位电化学再生策略。该策略通过同步实现电极再锂化和杂质离子脱除，使电极容量恢复至初始的86.3%，循环寿命提升近一倍，为电化学脱嵌系统（EDIs）的工业化应用提供了关键技术支撑。

　　

随着全球清洁能源革命浪潮的推进，锂资源作为"现代工业维生素"的战略地位日益凸显。盐湖卤水虽占全球锂资源的63%，但传统提锂技术如沉淀法、溶剂萃取等存在效率低、成本高、环境污染等问题。电化学脱嵌/嵌入系统（EDIs）因其高选择性和环境友好性成为新兴解决方案，其中橄榄石结构的LiFePO₄因其稳定性和锂选择性成为理想电极材料。然而在实际盐湖卤水（含高浓度Na⁺、Mg²⁺等杂质离子）中，电极会出现不可逆容量衰减，严重制约其工业化应用。

为解决这一难题，中国科学院青海盐湖研究所等机构的研究人员开展了系统性研究。通过电化学分析、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等技术，发现Na⁺在LiFePO₄晶格中的竞争性嵌入和滞留是容量衰减的主因。基于此，团队创新性提出"三要素"再生策略：采用1M LiCl电解液、0.1mA·cm^-2电流密度进行深度循环，成功实现退化电极（D-LFP）的原位再生。

【电极容量衰减过程与机制】
通过循环伏安（CV）和恒电流间歇滴定技术（GITT）分析发现，Na⁺在LiFePO₄中具有0.5V（vs. Li⁺/Li）的嵌入电位，其扩散系数（10^-12cm²·s^-1）远低于Li⁺（10^-10cm²·s^-1），导致Na⁺滞留。X射线光电子能谱（XPS）证实循环后电极表面Na含量达1.12at%。

【再生策略设计与优化】
通过正交实验确定最佳再生参数：1M LiCl电解液使Li⁺化学势最大化，0.1mA·cm^-2电流密度确保充分反应动力学，10次深度循环（0-1V vs. Ag/AgCl）实现Na⁺完全脱出。再生电极（R-LFP）的XRD图谱显示晶格参数恢复至原始状态（a=10.33?，c=4.69?）。

【实际应用验证】
在巴欠措盐湖卤水中，R-LFP电极经143次循环后仍保持20.13mg·g^-1吸附容量，Li⁺/Na⁺选择性系数达162，较未再生电极提升3.8倍。电化学阻抗谱（EIS）显示电荷转移电阻降低76%。

该研究首次阐明了杂质离子共嵌入导致EDIs系统失效的微观机制，建立的再生策略使电极寿命延长近一倍，单次再生可节约46%的电极更换成本。这种"治疗-预防"一体化的解决方案，为电化学提锂技术的规模化应用提供了重要理论支撑和技术范式，相关成果发表于《Desalination》期刊。研究团队特别指出，该策略无需拆解电解槽即可实施，未来可通过与智能监测系统结合，进一步优化再生时机判断标准。