近日，武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院錢江鋒課題組在國(guó)際化學(xué)領(lǐng)域頂尖期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（Journal of the American Chemical Society, JACS）在線發(fā)表題為“Aromatic Ketone-Mediated Two-Electron Lithiation for Rapid and Room-Temperature Regeneration of Spent LiFePO4 Cathodes”的研究論文，首次提出了一種基于芳香酮介導(dǎo)的雙電子化學(xué)鋰化新策略，在室溫下僅需5分鐘即可實(shí)現(xiàn)廢舊磷酸鐵鋰正極（D-LFP）的快速直接再生。該論文以武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院為第一署名單位。碩士生任佳欣、博士生王玄澤為共同第一作者，錢江鋒教授為獨(dú)立通訊作者。
▲ 芳香酮介導(dǎo)的雙電子鋰化直接修復(fù)再生策略
隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，未來(lái)數(shù)年將迎來(lái)大量退役的磷酸鐵鋰（LiFePO4, LFP）電池。其正極材料在長(zhǎng)期使用后，會(huì)因鋰的不可逆流失而導(dǎo)致容量衰減，若不能高效綠色回收，將造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)與環(huán)境壓力。與流程繁瑣、能耗高的傳統(tǒng)火法、濕法回收不同，直接再生技術(shù)旨在修復(fù)材料本身的結(jié)構(gòu)與性能，是實(shí)現(xiàn)“從退役到原位恢復(fù)”閉環(huán)回收的理想路徑。其中，如何高效、精準(zhǔn)地“補(bǔ)鋰”是再生過(guò)程的核心。目前主流的補(bǔ)鋰方法，如高溫煅燒，能耗大且易引發(fā)副反應(yīng)；電化學(xué)補(bǔ)鋰雖較精準(zhǔn)，但流程復(fù)雜，難以規(guī)模化。相比之下，化學(xué)鋰化法能在室溫條件下自發(fā)進(jìn)行，展現(xiàn)出巨大潛力。然而，已有的化學(xué)鋰化試劑體系，如基于多環(huán)芳烴的鋰化試劑，普遍存在毒性大、成本高、溶解度低等問(wèn)題，限制了其實(shí)際應(yīng)用。
近年來(lái)，錢江鋒課題組在化學(xué)鋰化反應(yīng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用領(lǐng)域取得了一系列代表性成果（J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 29895; J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 21865; J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 6388; Adv. Energy Mater. 2024, 14, 2401197; ACS Sustainable Chem. Eng. 2021, 9, 16384）。在上述工作基礎(chǔ)上，該課題組將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向低毒廉價(jià)試劑體系的開發(fā)，通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開發(fā)了以二苯甲酮鋰（Li2Bzp）為代表的“芳香酮介導(dǎo)雙電子轉(zhuǎn)移”新型鋰化體系，在室溫下僅需5分鐘即可完成對(duì)D-LFP的快速再生，使其電化學(xué)性能恢復(fù)至媲美商業(yè)材料的水平。該雙電子機(jī)制相較于傳統(tǒng)單電子體系，使所需試劑化學(xué)計(jì)量減半，顯著提升了經(jīng)濟(jì)可行性與環(huán)境可持續(xù)性。重要的是，使用后的試劑溶液（Bzp/THF）可實(shí)現(xiàn)高效循環(huán)利用，達(dá)到近100%原子經(jīng)濟(jì)性，從源頭減少?gòu)U棄物產(chǎn)生。該研究確立了一條快速、經(jīng)濟(jì)、綠色的閉環(huán)再生路徑，對(duì)推進(jìn)可持續(xù)電池回收技術(shù)具有重要潛力。
該研究工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、湖北省重大科技專項(xiàng)以及武漢大學(xué)科研公共服務(wù)條件平臺(tái)的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c13455
