据外媒报道，伍斯特理工学院（Worcester Polytechnic Institute，WPI）的电池技术研究人员最近发表了一些研究成果，旨在解决该领域的一些重大挑战。

图片来源： 伍斯特理工学院

在机械与材料工程系William B. Smith教授Yan Wang的带领下，发表在期刊《Joule》和《Materials Today》上的相关研究论文重点关注如何提高全固态锂电池的性能和稳定性，以及如何安全有效地回收锂金属电池。

安全可扩展的锂金属电池回收

在《Joule》期刊发表的文章中，Wang教授团队报告了一种安全、可扩展且经济可行的高活性锂金属负极回收方法。研究人员利用商用丙酮中的“自驱动”羟醛缩合反应，将废旧锂金属负极转化为纯度高达99.79%的碳酸锂（Li₂CO₃），纯度远超电池级材料的行业标准。

回收的碳酸锂随后被用于生产电化学性能与商用正极材料相当的新型正极材料，证明了其在实际应用中的可行性。这一突破为减少对采矿的依赖、降低成本和加速清洁能源技术的采用提供了一条途径。

“这种方法是应对电池行业最紧迫挑战之一的有效方案，”Wang教授说道。“通过将安全隐患转化为回收的驱动力，我们创建了一个既适合行业应用，又对构建更可持续能源未来至关重要的流程。”

推进固态电池设计

该研究团队在《Materials Today》期刊上发表的研究成果解决了下一代电池的另一个障碍：卤化物基固态电解质与锂金属负极之间兼容性差。传统上，这些系统需要保护性中间层，这会增加成本和复杂性。

WPI团队将铁掺杂引入锂铟氯化物中，创造出一种无需保护层即可与锂铟负极实现直接稳定接触的材料。该材料保持了高离子电导率并展现了长期性能，全电池循环超过300次，容量保持率为80%，对称电池运行时间超过500小时——这是该领域首次实现此类演示。

Wang教授表示：“这项研究确立了铁掺杂作为一种有效策略，可以简化固态电池的设计，同时提高稳定性和性能。结合我们的回收研究成果，这些发现代表着我们朝着未来迈出了重要一步，未来高性能锂电池不仅性能更强大，而且更安全、更可持续。”

通过解决电池生命周期的始末问题——从更安全的设计到可扩展的回收利用——WPI研究人员正在推进下一代电动汽车、便携式电子产品和可再生能源存储所需的技术。