巨量的廢棄鋰電池既是環境污染物，也是寶貴的金屬資源。近日，從清華大學深圳國際研究生學院傳出消息，成會明、周光敏團隊在鋰電池回收領域取得系列進展，既實現了回收方法的閉環化，也實現了回收產物的功能化、高值化，為廢棄鋰電池找到了新出路。
據成會明介紹，目前鋰電子電池的回收方法可以分為火法回收和濕法回收兩種。“現有的回收方法均基于正極結構的破壞與有價元素的提取，必須在高溫、強酸等條件下破壞正極材料的化學鍵，且提取過程冗長。”為突破這些局限，成會明團隊確定了“三化”的解決方向，即回收思路直接化、回收流程封閉化、回收產物功能化。
回收思路直接化是指通過固相燒結、水熱反應、溶劑修復、熔融鹽修復等方法，將金屬原子直接轉化為金屬分子。回收流程封閉化是指通過試劑的循環利用、回收電池中的殘鋰與石墨等，實現外源向內源的轉變。回收產物功能化是指通過修復正極材料功能、正極元素合金化用作催化劑等，使回收產物實現功能化、多樣化、高值化。
根據這樣的研究思路，成會明團隊提出了一系列的回收方法。
在直接化方面，研究團隊提出了含鋰低共熔溶劑常壓直接修復正極材料、低溫熔融鹽修復高失效層狀氧化物正極、失效磷酸鐵鋰的直接回收及其氮修飾等方法。其中，含鋰低共熔溶劑常壓直接修復正極材料以有機分子為載體，利用其對鋰、鈷的選擇性傳輸，在分子尺度直接實現鋰、鈷的同時補充，不僅可修復失效的正極，還可大幅縮短回收流程。修復后，鈷酸鋰的成分、物相、電化學性能均恢復到初始狀態，晶體表面微裂紋消，鋰、鈷重新形成規則的層狀結構。同時，修復使用的低共熔溶劑的性質無明顯變化，可反復使用。
在封閉化方面，研究團隊提出了鋰離子電池正負極材料協同回收等方法，在修復正極的同時還可兼顧負極石墨的再生或提純。在功能化方面，提出了回收產物制備高壓鈷酸鋰、鎳鈷錳三元材料原位轉化生成催化劑等方法。
“直接回收的最終目標是發展常溫、常壓下，可大規模處理電極材料的閉環回收方法。”成會明表示，目前，正極材料直接回收方法研究處于起步階段，普遍需要高溫、高壓或其他特殊條件，缺乏大規模推廣的潛力。日后，要將鋰電池回收的范圍從正極逐步拓展到負極、隔膜、電解液等，進而實現鋰電池的綜合回收與再利用。此外，如何開發尚處于空白的固態電池回收技術也值得關注。
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