先进的回收工艺将废旧电池正极材料恢复到近乎原始的状态

Josiah02

一个研究小组成功开发出一种经济高效且环保的技术，用于回收废旧锂离子电池中的阴极材料。该研究成果发表在《先进能源材料》杂志上。
随着电动汽车和移动设备的兴​​起，废旧电池管理已成为全球面临的重大挑战。到 2040 年，退役的电动汽车数量预计将超过 4000 万辆，导致废旧电池急剧增加。因此，开发先进的回收技术已成为当务之急，因为电池中的金属对土壤和水污染构成了重大风险。
传统的电池回收方法是将废旧电池粉碎，通过化学工艺提取锂、镍、钴等有价值金属。但该工艺需要高浓度化学品，会产生废水，而且需要使用高温炉，因此需要消耗大量能源，而高温炉会大大增加二氧化碳排放量。
为了解决这些问题，直接回收技术越来越受到关注，该技术无需化学改变即可回收和恢复原材料。但是，直接回收也有缺点，因为它需要高温高压条件，并且涉及复杂的程序，既耗时又昂贵。
研究团队开发出一种新技术，通过简单的过程直接回收锂离子电池中废旧正极材料，突破了传统回收方法的局限性。这种创新方法通过在常温常压下将废旧正极浸泡在恢复溶液中，使其恢复到原始状态，从而有效地补充锂离子。
关键技术是利用修复溶液进行电化学腐蚀。电化学腐蚀发生在两种不同的材料在电解质环境中接触时，导致一种金属选择性腐蚀以保护另一种金属。通过利用这种牺牲机制，研究团队创新性地将这种现象应用于电池回收。
将废阴极材料浸入修复溶液中。图片来源：韩国能源研究所
修复溶液中的溴与废旧电池中的铝接触后会引发自发腐蚀。在此过程中，电子从腐蚀的铝中释放出来，随后转移到废旧阴极材料中。
为了保持电荷中性，修复溶液中的锂离子被插入正极材料中。锂离子的回收使正极材料恢复到其原始状态。
此外，与需要拆卸废旧电池的传统方法不同，修复反应直接在电池内部进行，大大提高了回收过程的效率。
研究团队通过电化学性能测试证实，修复后的正极达到了与新材料相当的容量。
高级研究员 Jung-Je Woo 博士表示：“这项研究引入了一种无需高温热处理或有害化学物质即可恢复废旧阴极材料的新方法。直接回收废弃的电动汽车电池对于大幅减少碳排放和建立循环资源经济具有巨大潜力。”
该团队由韩国能源研究所（KIER）光州清洁能源研究中心的 Woo 博士领导。