"熔盐电化学还原法再生硅碳负极：结构修复与容量恢复的协同机制研究"

本文创新性地采用熔盐电化学脱氧（electrochemical deoxidation）技术，实现了废硅碳负极（S-SC）中石墨相结晶度提升（d002间距缩小至0.335 nm）和硅氧化物（SiO2/Li2SiO3）的原位还原，再生负极（R-SC）在0.5 A g-1电流密度下展现435 mAh g-1比容量及1000次循环99.8%的容量保持率，为锂电（LIBs）回收提供新范式。

　　

Highlight

本研究通过熔盐电化学脱氧技术，同步实现废硅碳负极（S-SC）中石墨结构修复与硅氧化物（SiO₂/Li₂SiO₃）的活性恢复，再生负极（R-SC）展现出媲美商业材料的电化学性能。

Materials

图1展示了废锂离子电池（LIBs）的处理流程：来自江苏常州电池公司的废电池经盐水放电后，在400°C真空热解去除粘结剂，最终获得可直接用于电解的S-SC负极材料。

Treatment and characterization of spent silicon carbon anodes

扫描电镜（SEM）显示，循环后的电极颗粒表面存在明显剥落（图2a,d），而热解后表面残留的固体电解质界面膜（SEI）组分（如Li₂CO₃/LiF）通过EDS图谱（图2b,e）被确认。X射线衍射（XRD）分析证实电解过程中Li₂SiO₃特征峰消失，同步生成单质硅的衍射信号。

Conclusion

熔盐电解通过三重协同效应实现S-SC负极再生：①石墨层间距从0.338 nm压缩至0.335 nm，结晶度显著提升；②SiO₂和Li₂SiO₃被还原为电化学活性硅；③SEI组分溶解于熔盐电解质。最终再生的R-SC负极在0.5 A g^-1电流密度下实现435 mAh g^-1的可逆容量，且循环1000次后容量衰减仅0.2%，展现出工业化应用潜力。