다양한 에너지 저장 응용 분야에서 리튬이온 배터리에 대한 수요가 증가함에 따라, 상당한 양의 양극 폐기물이라는 문제를 해결하기 위한 친환경적이고 효율적인 직접 재활용 전략의 시급한 필요성이 강조되고 있다. 리튬 보충을 위한 다양한 환원제(예: 퀴논 분자)는 사이클링 후 얻어진 양극 소재 내에서 Li 분포를 균질화하기 위해 고려되어 왔으나, 상세한 반응 메커니즘은 아직 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 고-Ni 층상 양극의 화학적 리리튬화(chemical relithiation)를 위한 산화환원 매개체 3,5-di-tert-butyl-o-benzoquinone (DTBQ)의 이상적인 전기화학적 퍼텐셜 인자와 반응 메커니즘을 규명하였다. 여기서 리튬 결핍 양극 전극의 직접 침지 시간(direct immersion time)을 조절함으로써 DTBQ 보조 화학적 리리튬화의 100% 효율을 달성하였다. 재생된 양극 및 DTBQ 분자 모두의 물리적·화학적 구조에 나타나는 가역 반응 특성을 고급 분석과 밀도범함수이론(density functional theory) 계산을 통해 조사하였다. 본 연구 결과는 산화환원 매개체 보조 화학적 리리튬화가 직접 재활용 공정을 구현할 잠재력이 있음을 강조하며, 배터리 재활용을 위한 간편하고 지속가능한 해결책을 제공한다.

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