回收的難點之一是材料本身成本低，回收過程也不便宜。 一項新技術希望通過進一步降低成本和使用環保成分來促進鋰電池的回收。

一種新的處理技術可以將用過的正極材料恢復到原來的狀態，進一步降低迴收成本。 該技術由加州大學聖地亞哥分校的納米工程師開發，比目前使用的方法更環保。 它使用更環保的原材料，減少 80% 到 90% 的能源消耗，減少 75% 的溫室氣體排放。

研究人員在 12 月 XNUMX 日發表於 Joule 的論文中詳細介紹了他們的工作。

該技術特別適用於由磷酸鐵鋰 (LFP) 製成的陰極。 LFP陰極電池比其他鋰電池便宜，因為它們不使用鈷或鎳等貴金屬。 LFP電池也更耐用、更安全。 廣泛應用於電動工具、電動公交車和電網。 特斯拉 Model 3 也使用 LFP 電池。

“考慮到這些優勢，磷酸鐵鋰電池將比市場上的其他鋰電池更具競爭優勢，”加州大學聖地亞哥分校納米工程教授鄭晨說。

有什麼問題嗎？ “回收這些電池並不划算。” “它面臨與塑料相同的困境——材料本身很便宜，但回收它的方式並不便宜，”陳說。

陳和他的團隊開發的新回收技術可以降低這些成本。 該技術在低溫（60 至 80 攝氏度）和環境壓力下工作，因此與其他方法相比，它消耗的電力更少。 此外，它使用的化學物質，如鋰、氮、水和檸檬酸，既便宜又溫和。

“整個回收過程是在非常安全的條件下進行的，因此我們不需要任何特殊的安全措施或特殊設備，”該研究的主要作者、陳氏實驗室的博士後研究員潘旭說。 這就是我們的電池回收成本低的原因。 ”

首先，研究人員回收 LFP 電池，直到它們失去一半的存儲容量。 然後他們拆開電池，收集正極粉末，並將其浸泡在鋰鹽和檸檬酸溶液中。 接下來，他們用水洗滌溶液，並在加熱前讓粉末乾燥。

研究人員使用這種粉末製造新的陰極，並在鈕扣電池和軟包電池中進行了測試。 其電化學性能、化學成分和結構完全恢復到原始狀態。

隨著電池的不斷回收，陰極會發生兩個重要的結構變化，從而降低其性能。 首先是鋰離子的損失，這會在陰極結構中形成空隙。 其次，當晶體結構中的鐵和鋰離子交換位置時，發生了另一種結構變化。 一旦發生這種情況，離子就不能輕易切換回來，因此鋰離子會被卡住，無法在電池中循環。

本研究提出的處理方法首先補充鋰離子，使鐵離子和鋰離子可以很容易地切換回原來的位置，從而恢復正極結構。 第二步是使用檸檬酸，它作為還原劑將電子提供給另一種物質。 它將電子轉移到鐵離子上，減少它們的正電荷。 這最大限度地減少了電子排斥並防止鐵離子返回其在晶體結構中的原始位置，同時將鋰離子釋放回循環中。

雖然回收過程的整體能耗較低，但研究人員表示，需要對大量電池的收集、運輸和處置的物流進行進一步研究。

“下一個挑戰是弄清楚如何優化這些物流流程。” “這將使我們的回收技術更接近工業應用，”陳說。