預計到2025年，鋰離子電池的需求將達到200GWh，并將在隨后幾年急劇增加。然而，鋰離子電池的使用壽命有限，通常不到十年，這意味著將產生大量廢舊鋰離子電池。由于鋰具有經濟價值高和天然儲備有限的特點，而且鋰離子電池中使用的重金屬元素以及退役電池如處置不當可能導致潛在的環境污染，因此迫切需要回收廢舊電池的高效綠色方法。

 

       近日，清華大學深圳國際研究生院材料研究院康飛宇教授和李寶華教授團隊合作研究開發出了一套高效綠色回收退役鋰離子電池的有效策略。基于帶電退役電池在水中的精準拆解，結合濕法冶金工藝，完成對廢舊電池中鋰、鐵、磷等單個元素的高效提取。該研究為解決退役鋰離子電池的高效綠色回收和高值化利用問題提供了新思路，有助于推動退役鋰電池回收的工業化進程。

 

       不同于傳統方法中對廢舊電池放電后再回收，本研究通過在水中拆卸帶電卷芯電池（圖1），達成了對帶電電池接近完美的回收效率，超過了美國能源和歐洲電池部的目標。通過精準的非破壞性機械方法將電池各組件從水中分離出來，避免了來自負極的不可控反應和電解液的燃燒。隨后，該研究團隊以在水中拆解得到的極片為回收的起點，探究了一種只使用水為浸出劑的獨特元素提取方法（其中正極極片使用的NaOH浸出劑可以被再生），鋰、鐵、磷元素的浸出率分別達到99.7%、89.1%、99.2%（圖2）。

       

圖1.在水中拆解帶電卷繞型電池示意圖

圖2.室溫下從充電態廢舊磷酸鐵鋰電池中回收提取單個元素示意圖

 

       退役鋰電池回收系列相關研究成果分別以 “帶電廢舊鋰離子電池在水中精準分離回收”（Precise separation of spent lithium-ioncells in water without discharging for recycling）和“室溫下從充電態廢舊磷酸鐵鋰電池中回收提取單個元素”（Room-temperature extraction of individual elements from charged spent LiFePO4 batteries）為標題發表在國際知名期刊《儲能材料》（Energy Storage Materials）及《稀有金屬》（Rare Metals）上。文章第一作者為清華大學深圳國際研究生院2019級材料工程專業碩士研究生樊美岑。通訊作者為清華大學深圳國際研究生院材料研究院李寶華教授和康飛宇教授等。