随着磷酸铁锂（LiFePO4, LFP）电池的广泛应用及其报废量的急剧增加，解决退役LFP电池的回收处置问题已成为当务之急。然而，现有的再生技术普遍存在工艺流程复杂、能耗高且难以规模化应用等瓶颈，严重制约了高效、高经济型解决方案的开发。受医学注射疗法的启发，本文提出了一种新型的非侵入式直接容量修复策略。该策略通过向废旧软包电池内注入回收试剂，无需拆解电池即可实现性能再生。其核心机理在于利用I3⁻/I⁻氧化还原对激活石墨负极上的残余/死锂，并对SEI膜进行选择性重构，即在保留其有效功能组分的同时，优化界面电荷转移动力学。从负极侧回收的锂源可作为内源性补充，有效弥补锂损失并修复降解LFP正极中的Li-Fe反位缺陷。实验结果表明，再生后的软包电池不仅实现了电化学容量的显著恢复，且展现出优异的倍率性能与长循环稳定性。这一开创性策略为 LFP 电池的绿色再生提供了一条低能耗、高性价比的技术路径，对于重新定义锂离子电池可持续循环体系及推动其实际应用具有重要的学术价值和工业实践意义。

基于上述难题，河北科技大学王鹏副教授和海南大学史晓东副教授提出了一种受医疗注射疗法启发的非侵入性策略，通过将基于I3⁻/I⁻氧化还原对的恢复试剂注入废旧LiFePO4软包电池，在无需拆解的情况下实现容量再生和寿命延长。该策略采用简单的针管注射法注入0.01 M I2溶解于商用酯基电解液的试剂，其中碘物种的氧化还原作用能将石墨负极上的死锂/残余锂转化为活性锂离子，从而增强负极的锂补充效率与整体电化学稳定性。更重要的是，I3⁻/I⁻氧化还原对富含氧化还原活性，既能作为死锂激活剂实现直接Li+再生并优化SEI界面组分，又能同步修复正极磷酸铁锂的Li-Fe反位缺陷，从而提升反应动力学并阻止进一步容量衰减。基于这种“碘介导锂再生”机制，所构建的再生LiFePO4电池在1 C电流密度下展现约7%的容量恢复（从136.1 mAh提升至147.4 mAh），在1 C下经历额外316次循环后仍保持85.9%的容量保留率。此外，不同退化程度的软包电池在注射后容量恢复率达3.38%~21.64%，且经济分析显示该策略每公斤电池利润达11.72美元、零温室气体排放，远优于传统火法/湿法回收。本研究为开发高效、可持续的锂离子电池直接再生技术提供了新思路。

本研究利用I3⁻/I⁻氧化还原对独特的化学活性，精准解析了废旧石墨负极在再生过程中的表面转化与死锂激活机理。循环性能曲线证实注射后电池容量从136.1 mAh恢复至147.4 mAh，并在1 C下额外316次循环后保持85.9%的容量保留率；EIS谱图显示注射后界面阻抗显著减小，表明快速电荷转移行为；CV曲线在2.9 V附近检测到I3⁻/I⁻对的特征氧化还原峰；SEM图像显示S-Gra阳极表面粗糙无序，而R-Gra阳极表面平整清洁，证实死锂与不规则SEI的有效清除；XRD图谱显示S-Gra和R-Gra阳极均存在LiF、Li2O和Li2CO3等无机成分，但R-Gra上Li2CO3含量增加；Raman谱图显示R-Gra的ID/IG比值为0.353，介于B-Gra（0.26）和S-Gra（0.474）之间，表明无序度降低和石墨化度恢复；DFT计算的反应能（∆E）分析证实I3⁻物种与Li/Li2O反应为能量有利（∆E < 0 kJ mol⁻¹），而与LiF/Li2CO3反应不利（∆E > 0 kJ mol⁻¹），证实选择性清除；高分辨XPS谱图显示R-Gra中Li2O比例下降、LiF比例上升，并形成LiI成分，证实SEI层向LiF/LiI富集的重构。这些结构特性使再生负极具备优异的离子导电性能、增强的电极/电解质界面稳定性，以及有效的死锂激活能力，实现了高效的“碘介导锂再生”机制和提升LiFePO4电池整体性能。

通过利用I3⁻/I⁻氧化还原对，成功实现了废旧LiFePO4软包电池阴极的非侵入性晶体结构再生，构建了高效的锂补充与结构缺陷修复体系。高分辨率透射电镜（HRTEM）图像证实S-LFP正极显示无序晶格，而R-LFP正极显示清晰的晶格条纹与对应的快速傅里叶变换（FFT）图案，表明相结构的恢复；Fe 2p XPS谱图显示R-LFP中Fe(III)比例下降，证实Fe(III)向Fe(II)的还原；Raman谱图显示R-LFP的关键振动模式增强，并放大视图突出PO4基团的特征峰，表明结构完整性提升；废旧LFP的再生机制，包括锂穿梭与反位缺陷消除；Rietveld精修结果显示S-LFP的晶体参数畸变，而R-LFP的参数接近理想橄榄石结构，证实Li-Fe反位缺陷的有效缓解。这使再生正极具备优异的锂离子扩散性能、增强的结构稳定性，以及有效的锂缺失补偿能力。

结合原位光谱表征，成功揭示了废旧LiFePO4软包电池再生过程中的锂激活与穿梭机制，构建了高效的锂源内在补充体系。UV-vis谱图及相应颜色变化证实I2-DMC溶液中含有S-LFP和S-Gra电极时，碘物种的信号变化，表明氧化还原反应的发生；XRD图显示B-LFP、S-LFP及浸泡于LiI-DMC溶液中的S-LFP正极的相结构演变，证实LiI对正极的修复作用；此外，原位UV-vis谱图（图c、d）显示S-LFP/S-Gra电池在恢复试剂再生过程中的实时光谱变化，阐释了I3⁻/I⁻对的动态转化与锂穿梭；LUMO-HOMO能级图显示不同溶质和溶剂的分子轨道能级，证实I3⁻/I⁻对的氧化还原活性及与电解质的相容性。

本研究通过采用I3⁻/I⁻氧化还原对的恢复试剂，注射前后系统评估了其电化学性能。实验结果表明，循环性能曲线显示注射后电池容量显著恢复，并与容量衰减比较，证实1 C下的稳定性提升；阐释了废旧LFP电池的直接注射再生过程，包括试剂渗透与锂穿梭机制；差分容量（dQ/dV）图显示注射前后及不同循环次数下的峰位变化，表明反应动力学的改善；EIS谱图显示注射前后及不同循环次数下的阻抗变化，证实界面电阻的降低；基于EIS数据解析的DRT谱图，揭示了分布弛豫时间的优化，表明多尺度动力学提升；恢复试剂对S-Gra的影响随浸泡时间变化，证实死锂激活的动态过程；UV-vis谱图采集自R-Gra电极不同位置，证实试剂在电极内的均匀渗透与反应。电化学特性反映出再生电池具备优异的容量保留率，以及有效的长期循环稳定性，推动LiFePO4电池的可持续再生应用。

本研究通过注入基于I3⁻/I⁻氧化还原对的恢复试剂，成功实现了不同退化程度废旧LiFePO4软包电池的非侵入性性能再生，构建了高效的锂激活与界面优化的普适性体系。恒流充放电曲线呈现了注射前后不同退化程度（Cell-A至Cell-D）软包电池在1 C下的电压平台变化，证实容量与极化的改善；差分容量（dQ/dV）图显示注射前后峰位与极化电压差（例如Cell-D从0.5 V降至0.22 V），表明反应动力学的加速与能量效率提升；DC内部电阻（DCIR）图显示注射后所有电池的DCIR值显著下降，证实反应活性的恢复；EIS谱图显示注射后阻抗的明显减小，特别是中度至高度退化电池（Cell-B/Cell-C/Cell-D），归因于死锂激活与SEI重构；容量恢复比率图显示Cell-A至Cell-D的恢复率分别为3.38%、7.25%、10.75%和21.64%，证实策略对高死锂含量电池的更显著效果，并通过ICP-OES验证了高退化电池确实存在更高死锂含量。这种再生策略对不同衰减程度的软包电池具有有效的容量恢复普适性，推动不同退化水平LiFePO4电池的规模化可持续再生。

本研究通过结合Everbatt 2023框架的材料分析，成功评估了回收1 kg退役LiFePO4电池的三种主要技术的经济与环境影响，构建了高效的可持续再生比较体系。示意图阐释了火法（pyro）、湿法（hydro）和直接再生三种回收路线，突出直接路线的简化流程；成本比较显示火法和湿法每公斤电池成本达2.30–2.67美元（不含补贴），而直接策略仅为1.68美元，主要源于试剂（电解质）成本；收入分析显示火法仅约1.25美元 kg⁻¹（主要来自铜回收），湿法略高（来自Li2CO3和铜），而直接策略通过完整电池再生显著提升收入潜力；利润评估显示无补贴下火法和湿法分别为负值和边际值，而直接再生达11.72 $ kg⁻¹；能源消耗与温室气体（GHG）排放图显示火法和湿法分别为18.72 MJ kg⁻¹/1.53 kg CO2-eq和16.85 MJ kg⁻¹/2.76 kg CO2-eq，而直接策略的能耗与GHG排放极低（近乎零）。

综上所述，本文展示了一种基于I3⁻/I⁻氧化还原对的新型策略，通过直接注入修复试剂实现了废旧磷酸铁锂（S-LFP）电池的容量再生。借助多种表征手段，我们全面分析了I3⁻/I⁻氧化还原对作用期间正负极发生的电化学行为，并深刻阐明了其内在机理。研究结果表明，该再生过程的核心在于I3⁻/I⁻氧化还原对的穿梭效应，这带来了以下三大关键优势：（1）SEI 膜优化与死锂激活：I3⁻物种能够激活石墨负极上的死锂，将其转化为补充锂源；（2）消除 Li-Fe 反位缺陷：生成的I⁻离子充当Li+载体，与失锂状态的LFP自发反应，从而有效修复 Li-Fe 反位缺陷；（3）渗透性增强与均匀修复：软包电池的独特结构特性有利于修复试剂的充分浸润，确保了电池内部的全面再生。经此方法再生的软包电池展现出显著的容量恢复、大幅改善的动力学性能以及增强的循环稳定性，有效延长了其使用寿命。该策略不仅通过避免拆解环节简化了回收流程，还完整保留了电池的结构完整性。作为一种延 长S-LFP电池寿命的高效且低成本途径，该方法为可持续电池管理提供了极具前景的解决方案。

王鹏，河北科技大学材料科学与工程学院副教授，从事锂硫电池正极材料、锂金属电池阻燃电解质材料和废旧锂离子电池电极材料回收等课题研究。目前以第一或通讯作者身份（含共同）在Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater. (2)、Nano-Micro Lett.、Energy Storage Mater.、Carbon Energy等期刊发表SCI论文20余篇。

李娜，河北科技大学材料科学与工程学院副教授，主要研究方向为废旧锂离子电池电极材料回收、锂硫电池碳基载硫材料、锂金属电池凝胶聚合物电解质和高安全隔膜设计。近3年以通讯作者身份在Adv. Energy Mater.、Nano-Micro Lett.、Adv. Funct. Mater.等期刊发表SCI论文10余篇，主持国家自然科学基金青年科学基金1项。

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Peng Wang, Jian Wang, Longwei Bai, Na Li *, Chuancong Zhou, Mingyang Chen, Jialiang Zhang*, Zhenyue Xing, Zaowen Zhao, Wei Zhang *, Xiaodong Shi *. Bioinspired Injection Therapy for Spent LiFePO4 Batteries: A Non-Invasive Strategy for Capacity Regeneration and Longevity Enhancement. Nano-Micro Letters, 2026, 18, 245.