用柠檬酸回收电池：研究推出高效 NCM 锂离子电池回收工艺

Josiah02

一种简单、高效、廉价且环保的工艺可以为废弃锂离子电池（LIB）的可持续回收提供可行途径：除柠檬酸外，无需添加任何化学物质即可浸出和分离 NCM 电池中所含 99% 以上的锂、镍、钴和锰金属。
《应用化学国际版》杂志上的研究小组报告称，所得到的回收材料可直接转化为 NCM 电极。
从智能手机到电动汽车，锂离子电池在我们的日常生活中随处可见。它们也是我们向可再生能源过渡的重要组成部分，因为它们用于储存多余的太阳能和风能，并在需要时将其送回电网。
缺点是其使用寿命有限，导致大量废弃的锂离子电池含有危险的重金属和其他有害物质。此外，金属资源正在枯竭。
大多数回收过程都存在能耗高、排放量高、回收材料有限或质量低下的问题。或者需要大量化学品，工艺复杂、成本高，并且会产生有毒气体和废水。
使用柠檬酸等生物相容性酸进行浸出是这些工艺的替代方法之一。然而，传统工艺（螯合凝胶工艺）需要大量酸，并且必须不断用氨水调节 pH 值——既复杂又不太环保。
由周广民和刘瑞平领导的中国矿业大学（北京）、福州大学、北京化工大学和深圳清华大学团队现已开发出一种基于柠檬酸的新型方法，用于从 NCM 阴极中提取、分离和回收金属。NCM 是一种含有镍、钴和锰的混合氧化物，具有层状结构。锂离子被封闭在层间。
他们的方法的诀窍是：他们不使用传统方法中过量的柠檬酸，而是使用相对较少的量。因此，柠檬酸中的三个酸基中只有两个会解离。
释放的质子会破坏锂氧键，将锂离子从 NCM 释放到溶液中。其他金属离子和氧离子之间的键也会断裂。镍、钴和锰进入溶液，并与柠檬酸阴离子结合形成稳定的复合物。
然后，柠檬酸的第三个酸基与同一分子上的羟基发生反应。分子内酯化（费歇尔内酯化）反应中发生环闭合。这促进了中间体相互反应生成聚酯，聚酯凝结成易于分离的固体颗粒。能耗和二氧化碳排放量明显低于传统的湿法冶金回收工艺。
随后加热凝胶以烧掉有机碎片，形成新的 NCM 层状结构，其中包含锂离子，可用作优质电极材料。