回收的难点之一是材料本身成本低，回收过程也不便宜。 一项新技术希望通过进一步降低成本和使用环保成分来促进锂电池的回收。

一种新的处理技术可以将用过的正极材料恢复到原来的状态，进一步降低回收成本。 该技术由加利福尼亚大学圣地亚哥分校的纳米工程师开发，比目前使用的方法更环保。 它使用更环保的原材料，减少 80% 到 90% 的能源消耗，减少 75% 的温室气体排放。

研究人员在 12 月 XNUMX 日发表于 Joule 的论文中详细介绍了他们的工作。

该技术特别适用于由磷酸铁锂 (LFP) 制成的阴极。 LFP阴极电池比其他锂电池便宜，因为它们不使用钴或镍等贵金属。 LFP电池也更耐用、更安全。 广泛应用于电动工具、电动公交车和电网。 特斯拉 Model 3 也使用 LFP 电池。

“考虑到这些优势，磷酸铁锂电池将比市场上的其他锂电池更具竞争优势，”加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授郑晨说。

有什么问题吗？ “回收这些电池并不划算。” “它面临与塑料相同的困境——材料本身很便宜，但回收它的方式并不便宜，”陈说。

陈和他的团队开发的新回收技术可以降低这些成本。 该技术在低温（60 至 80 摄氏度）和环境压力下工作，因此与其他方法相比，它消耗的电力更少。 此外，它使用的化学物质，如锂、氮、水和柠檬酸，既便宜又温和。

“整个回收过程是在非常安全的条件下进行的，因此我们不需要任何特殊的安全措施或特殊设备，”该研究的主要作者、陈氏实验室的博士后研究员潘旭说。 这就是我们的电池回收成本低的原因。 ”

首先，研究人员回收 LFP 电池，直到它们失去一半的存储容量。 然后他们拆开电池，收集正极粉末，并将其浸泡在锂盐和柠檬酸溶液中。 接下来，他们用水洗涤溶液，并在加热前让粉末干燥。

研究人员使用这种粉末制造新的阴极，并在纽扣电池和软包电池中进行了测试。 其电化学性能、化学成分和结构完全恢复到原始状态。

随着电池的不断回收，阴极会发生两个重要的结构变化，从而降低其性能。 首先是锂离子的损失，这会在阴极结构中形成空隙。 其次，当晶体结构中的铁和锂离子交换位置时，​​发生了另一种结构变化。 一旦发生这种情况，离子就不能轻易切换回来，因此锂离子会被卡住，无法在电池中循环。

本研究提出的处理方法首先补充锂离子，使铁离子和锂离子可以很容易地切换回原来的位置，从而恢复正极结构。 第二步是使用柠檬酸，它作为还原剂将电子提供给另一种物质。 它将电子转移到铁离子上，减少它们的正电荷。 这最大限度地减少了电子排斥并防止铁离子返回其在晶体结构中的原始位置，同时将锂离子释放回循环中。

虽然回收过程的整体能耗较低，但研究人员表示，需要对大量电池的收集、运输和处置的物流进行进一步研究。

“下一个挑战是弄清楚如何优化这些物流流程。” “这将使我们的回收技术更接近工业应用，”陈说。