这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的学术报告：
本研究的主要作者包括Zuoyu Qin、Tao Zhang、Xuesong Gao、Wuqing Luo、Junwei Han、Bingan Lu、Jiang Zhou和Gen Chen。研究团队分别来自中南大学矿物加工与生物工程学院、中南大学材料科学与工程学院以及湖南大学物理与电子学院。该研究于2023年12月4日发表在期刊Advanced Materials上。
本研究的科学领域为锂离子电池回收与再生。随着锂离子电池（LIBs）市场的快速增长，废旧电池的处理问题日益突出。传统的回收方法（如火法冶金和湿法冶金）存在工艺复杂、环境风险高等问题。而直接回收技术因其高附加值和简便的处理过程，逐渐成为研究热点。然而，传统的直接回收技术仅适用于镍含量较低或中等的正极材料，对于高镍正极材料（如LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，简称NCM811）的回收仍面临巨大挑战。
高镍正极材料在循环过程中会出现严重的容量衰减和结构退化，主要表现为锂离子损失、氧空位增加、镍离子迁移和微裂纹形成等问题。这些问题相互影响，导致直接回收高镍正极材料极为困难。因此，本研究旨在开发一种高效的高镍正极材料直接回收方法，通过LiOH-NaCl熔盐体系将废旧NCM811再生为高性能的单晶正极材料，并系统研究其再生过程中的锂补充和晶粒重结晶机制。
研究团队设计了一种基于LiOH-NaCl熔盐体系的再生方法。该方法的核心是通过高温熔盐环境实现锂离子的补充和晶粒的重结晶，从而修复废旧NCM811的微观结构。
研究使用了废旧NCM811正极材料（简称s-NCM）作为研究对象。通过LiOH-NaCl熔盐处理，将s-NCM再生为单晶正极材料（简称r-NCM）。研究还对比了再生前后的材料性能。
熔盐处理的关键参数包括温度（700°C至900°C）和处理时间（15小时）。研究通过热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）确定了熔盐体系的最佳处理条件。
研究采用了多种表征技术，包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和电子能量损失谱（EELS），以评估再生材料的微观结构和元素状态。
研究通过半电池测试评估了再生材料的电化学性能，包括循环稳定性、倍率性能和电化学极化行为。此外，还通过原位XRD和差示电化学质谱（DEMS）分析了材料在充放电过程中的结构演变和气体释放行为。
研究团队通过Rietveld精修模型分析了XRD数据，确定了材料晶格参数和阳离子混合程度的变化。同时，通过EELS和XPS数据揭示了镍和氧元素的化学状态变化。
研究结果表明，LiOH-NaCl熔盐处理有效修复了s-NCM的微观结构。SEM和TEM图像显示，再生后的r-NCM颗粒呈现出均匀的单晶结构，晶粒尺寸显著增大，晶面排列有序。XRD和EELS数据进一步证实了材料中镍离子（Ni2+）和氧空位的显著减少。
再生后的r-NCM表现出优异的电化学性能。在1C电流密度下，r-NCM在200次循环后仍保持了86.5%的可逆容量，远高于未处理的s-NCM和商用多晶NCM（c-NCM）。此外，r-NCM在高倍率测试中也表现出更高的容量保持率。
原位XRD和DEMS分析表明，r-NCM在充放电过程中能够有效抑制H2→H3相变和氧气的释放，从而提高了材料的结构稳定性。与c-NCM相比，r-NCM在循环过程中表现出更低的晶格畸变和更少的气体生成。
研究还验证了该方法的通用性。通过调整LiOH-NaCl熔盐的组成和处理条件，成功再生了不同锂和镍组成的废旧NCM材料（如LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，简称NCM523），并显著提升了其电化学性能。
本研究开发了一种基于LiOH-NaCl熔盐体系的高效高镍正极材料直接回收方法，成功将废旧NCM811再生为高性能的单晶正极材料。该方法不仅显著提高了再生材料的结构稳定性和电化学性能，还验证了其在多种NCM材料中的通用性。该研究为废旧锂离子电池的高效回收提供了新思路，具有重要的科学价值和实际应用意义。
本研究不仅为废旧锂离子电池的回收提供了高效解决方案，还为进一步开发高性能正极材料提供了理论支持。此外，该方法的环保性和经济性使其在实际应用中具有显著优势，有望推动锂离子电池回收技术的产业化发展。