作为世界领先的全科学范畴学术出版社，细胞出版社特与“中国科学院青年立异促进会”协作开设“青促会述评”专栏，以期增进学术互动，促进国际沟通。

　　2023年第十二期（总第140期）专栏文章，由来自中国科学院物理研讨所清洁动力试验室副研讨员 肖睿娟，就 Cell Reports Physical Science中的论文宣布述评。

　　在面向未来的许多可充放电池储能技能中，锂离子电池已成为最为首要的发展方向之一，是推进以清洁和绿色办法完成碳达峰和碳中和前景方针的要害。但随着锂离子电池在电动汽车、消费电子产品中绝对优势的闪现，许多到达运用寿命的作废电池开端出现，锂离子电池资料的循环运用成为削减自然资源耗费、完成可充放电池技能可持续发展的要害一环。电池资料的收回阅历从产品中取出电池包，拆解为模组和电池单体，别离出可收回的母线、电子器件等物理进程，关于电池资料如钴酸锂正极则进一步在慵懒环境下放电后去除其间的有机物添加剂和碳黑，终究经过选用包含湿法冶金、火法冶金、水浸法、真空蒸馏等技能提取出正极资猜中的金属锂、过渡金属或其氧化物等物质，将其从头制备成能够出产电极资料的质料，完成资源的循环运用。在许多收回途径中，选用熔融盐作为溶剂是一条环保、简略的电化学途径，特别是作为一种高温下可运用的无机非水溶剂，其展现出的宽电化学窗口和高离子电导率有助于金属元素的电化学收回率进步。现在熔融盐技能提取金属进行收回的机制了解还较为缺少，阻止了人们对这一提取收回进程的优化，原因在于对这个进程中发生的一系列动力学演化进程尚缺少系统的观测和认知。

　　来自伦敦大学学院的M. Mirza和W. Du等研讨人员，选用X射线断层扫描技能完成了对电池正极资料钴酸锂进行熔融盐法收回金属Co时三维微观描摹动态演化进程的无损观测。该办法作为提醒电化学反响及系统组分改变而运用的SEM、EDS、X射线衍射、X射线光电子谱、拉曼谱等传统检测技能的弥补，供给了对小标准熔融盐电池在不必运用电位下三维微观结构史无前例的知道。完成这一技能的要害在于研讨人员针对电池资料收回测验所进行的试验规划和东西改善。运用该项技能，作者观测了熔融盐办法收回的Co产品，在不同电位处调查到了三种不同描摹的三维微观结构，包含Co的枝晶、颗粒和块体（图1）。而颗粒的不均匀散布很或许归因于不同的晶体结构。在-2.5V的低电位下，收回的Co颗粒更挨近圆球形状，均匀颗粒尺度54微米，颗粒尺度更小，约为商业Co颗粒粒径的67%。试验发现经过添加电位将更有或许取得许多收回的金属Co。

　　一起，在比对不同基准样品的进程中，在接近对电极的盐中调查到许多气泡，气泡巨细到达直径2 mm， X射线断层扫描技能区别出了电解前的长条形气泡，充分说明该技能对微观描摹辨别的有用性（图2）。原位测验标明，气泡的发生及熔融盐冷却后的缩短会导致系统中构成裂纹，气泡在整个区域内发生了移动，明显下降了收回功率。X射线断层扫描技能能够在不打断收回进程的条件下完成金属氧化物颗粒复原进程中三维结构演化的观测，符合实际运用需求，而且能够简单的移植到其他电极的结构演化问题中，假如扩展到四维X射线成像技能则能进一步提醒演化进程中气泡运动、裂纹扩展、金属堆积等进程的动力学。该研讨有助于理性规划和优化金属氧化物颗粒的电化学复原进程，进步复原转化率，一起有望对锂离子电池循环运用进程中怎么下降能耗供给根本战略。

　　▲图1 对450°C电解处理后堆积样品的X射线D图画。（A-C）不同处理时刻和不同熔盐/钴酸锂质量比下，金属Co堆积的不同形状；（D-I）掩盖共晶资料的图画，出现金属Co堆积的散布图。

　　废旧锂离子电池的循环收回能有用削减对重要金属原资料的需求，并抵消电池制作进程中的动力和环境本钱。运用熔融盐作为溶剂进行电池资猜中的金属收回是一种愈加绿色和简洁的电化学收回途径。现在熔融盐办法电化学金属收回的机制了解需要进一步深化以优化其全体进程。X射线核算机断层扫描技能供给了一种三维微观结构可视化及定量化的无损检测手法。研讨人员研讨了从含有钴酸锂的共晶LiCl-KCl熔融盐中收回Co金属的电化学堆积进程。这一确诊办法已被运用于LiCoO2-LKE样品450°C电解前后的观测，取得了产品构成进程中描摹演化的要害认知。

　　肖睿娟，博士，中国科学院物理研讨所清洁动力试验室副研讨员。现在首要从事电池资料及其基础科学问题的核算模仿研讨、锂二次电池资料的规划研制、根据资料基因思维的高通量核算流程开发及运用。已在Physical Review Letters、Nature Communications等期刊宣布SCI论文70篇。现接收资料模仿、数据发掘以及核算机科学布景的博士后和博士、硕士研讨生。

　　中国科学院青年立异促进会（Youth Innovation Promotion Association，Chinese Academy of Sciences）于2011年6月建立，是中科院对青年科技人才进行归纳培育的立异行动，旨在经过有用安排和支撑，联合、凝集全院的青年科技工作者，拓展学术视界，促进彼此沟通和学科穿插，进步科研活动安排能力，培育造就新一代学术技能带头人。

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