一个研究小组成功开发出了一种从废旧锂离子电池中回收正极材料的经济高效且环保的技术。 相关研究成果发表在 Advanced Energy Materials 杂志上。随着近年来电动汽车和移动设备的兴起，废电池的管理已成为一项严峻的全球性挑战。 到 2040 年，退役电动汽车的数量预计将超过 4000 万辆，从而导致废电池数量急剧增加。 因此，开发先进的回收技术已成为当务之急，因为电池中的金属会对土壤和水造成严重污染。
在传统的电池回收中，典型的方法是将废旧电池粉碎，然后通过化学工艺提取锂、镍和钴等有价金属。 然而，这种工艺需要高浓度的化学品，会产生废水，而且由于需要高温熔炉，需要消耗大量能源，会造成二氧化碳的大量排放。 为了解决这些问题，不经过化学改变就能回收和恢复原始材料的直接回收技术越来越受到人们的关注。 然而，直接循环利用也有缺点，因为它需要高温高压条件，涉及复杂的程序，既费时又费钱。 研究团队开发了一种新技术，通过简单的流程直接循环利用锂离子电池中的废正极材料，解决了传统循环利用方法的局限性。 这种创新方法通过在环境温度和压力下将废阴极浸泡在修复溶液中，使其恢复原状，从而有效地补充锂离子。
关键技术是电偶腐蚀修复液的应用。当两种不同的材料在电解质环境中接触时，会发生电偶腐蚀，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，研究小组创新地将这种现象应用于电池回收。
修复溶液中的溴与废电池中的铝接触后会产生自发腐蚀。 在此过程中，电子从被腐蚀的铝中释放出来，随后转移到废阴极材料中。 为了保持电荷中性，修复溶液中的锂离子被注入阴极材料中。 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。 研究小组通过电化学性能测试证实，修复后的阴极达到了与新材料同等的容量。 高级研究员 Jung-Je Woo 博士说："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修复废旧阴极材料的新方法。 废弃电动汽车电池的直接回收利用在大幅减少碳排放和建立循环资源经济方面具有巨大潜力。"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。
原文链接: Jinju Song et al, Reviving Spent NCM Cathodes via Spontaneous Galvanic Corrosion in Ambient Atmospheric Condition, Advanced Energy Materials (2024). DOI: 10.1002/aenm.202402106
