鋰離子電池（LIB）是一種可持續的清潔能源，可以大大緩解有關能源危機和環境問題的擔憂。在過去的幾年中，LIB的快速發展已使得電動汽車（EV）的大發展。通常，由於電池內部的老化，目前的LIB的使用壽命約為8–10年。在第一批已淘汰的電動汽車中，用完的LIB的回收同時面臨著巨大的機遇和挑戰。這些用完的LIB具有巨大的經濟價值和潛在的環境危害。因此，必須為廢舊的LIB開發合理的處置方法，以繼續為LIB的製造部門提供服務並減少環境汙染。
基於對環境的關注和對資源的再利用的渴望，廢鋰離子電池的回收近來已成為一個關鍵問題。
在現有的回收策略中，從經濟和環境的角度來看，直接再生策略是目前大力提倡的。然而，當前用於將活性正極材料與鋁箔分離的方法對於直接再生策略而言還存在一些限制，因為它們要麼破壞正極的結構，要麼使用太多有毒且昂貴的試劑。
來自中科院及國科大的科研人員對LiNi1-x-yCoxMnyO2降解電極的微觀結構演變進行了全面研究，然後提出了一種有針對性的方法，可基於增加的殘留鋰化合物從而回收廢正極材料。
與現有的預處理策略相比，該分離過程不涉及其他試劑、水、有毒有機溶劑、複雜的過程以及廢物處理。
此外，分離的正極適合於直接再生。透過簡單的燒結就可以實現的正極容量的恢復。這種回收過程可為廢正極實現可持續的閉環，併為LIB回收的設計提供新的靈感。相關論文以題為Increased residual lithium compounds guided design for green recycling of spent lithium-ion cathodes發表在Energy & Environmental Science。
論文連結：
https：//pubs。rsc。org/en/content/articlelanding/2021/ee/d0ee03914d
圖1。降解正極的表徵和演示
圖2。分離過程和結果示意圖。
圖3。表徵水對正極材料的影響。
圖4。NCM材料的形態，組成和結構表徵。
圖5。NCM材料的電化學效能。
在這項研究中，全面分析了迴圈、分離和再生後基於NCM的正極的特性和演變。證實了由於長時間迴圈而導致的殘留鋰化合物的增加，以及PVDF的溶脹和集電器的腐蝕導致了介面處粘合力下降。在顆粒表面殘留鋰化合物增加的指導下，設計了一種極其簡單但有效且環保的方法，以成功地將正極材料與鋁箔分離。透過這種良性方法，無需使用有機溶劑，並且不會發生二次汙染。
電化學效能表明，再生材料在迴圈和速率效能方面與原始材料相當，並且在100次迴圈後仍保持94。5％的容量保持率，在1C迴圈後具有出色的容量恢復能力。與現有的回收策略相比，本工作中的水分離工藝具有替代有毒有機溶劑分離的巨大潛力，並且可以實現廢NCM的可持續再生。此外，對於所有具有鹼性表面的正極材料，水分離過程是方便且可擴充套件的。本文所述的有效方法將為廢電池的回收中的後續工業火法冶金或溼法冶金工藝奠定堅實的基礎。（文：SSC）
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