美国研究员开发环保方法 可降低锂离子电池回收成本

据外媒报道，加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师开发了一种新工艺，可以将废弃的正极材料恢复原状，并更经济有效地回收锂离子电池。与目前的方法相比，该工艺使用了更环保的化学品，可以减少80-90%的能源消耗，并减少约75%的温室气体排放。

该工艺特别适用于由磷酸铁锂（LFP）制成的正极。LFP电池寿命更长，更安全，而且由于它们不使用昂贵的金属，如钴或镍，因此与其他锂离子电池相比，它们的制造成本更低。因此，它们被广泛应用于电动工具、电动公交车和能源网，也是特斯拉Model 3的首选电池。该大学纳米技术教授郑晨表示：“考虑到这些优势，LFP电池将比市场上的其他锂离子电池具有更大的竞争优势。然而，与塑料回收类似，这些材料非常便宜，但回收成本很高。”研究团队开发了一种新的低成本回收工艺，其可以在低温（60至80摄氏度）和环境压力下操作并且消耗较少的电力。此外，所使用的化学物质，如锂盐、氮气、水和柠檬酸，成本低且无害。研究人员潘旭表示，“整个回收过程非常安全，不需要任何特殊的安全措施或设备，从而大大降低了回收成本。”研究人员首先运行了商用LFP电池，导致它们失去了一半的储能能力；然后，拆开电池，收集正极材料粉末，将其浸泡在含有锂盐和柠檬酸的溶液中；接下来，用水冲洗溶液，干燥粉末，然后加热；最后，将这些粉末制成新的正极，并在纽扣电池和软电池中进行测试。研究发现，它的电化学性能、化学成分和结构可以完全恢复到初始状态。在电池运行过程中，正极会发生两种类型的结构变化，这可能导致其性能下降。首先，锂离子的损失导致正极结构中的空位；此外，当铁离子和锂离子在晶体结构中交换位置时，锂离子容易被捕获，并且不能在电池中继续循环。这一过程通过补充锂离子来恢复正极结构，使铁离子和锂离子更容易回到原来的位置。后者是通过柠檬酸实现的，柠檬酸作为还原剂，在没有正电荷的情况下将电子转移到铁离子上，从而最大限度地减少电子的排斥力，使铁离子更容易回到其在晶体结构中的原始位置，并释放锂离子回到循环中。研究人员指出，这种回收过程的总体能源成本相对较低。然而，从物流的角度来看，需要进一步的研究来收集、运输和加工大量的电池材料。

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