中國科學院院士成會明：推動廢舊鋰離子電池材料直接再生回收 _成會明

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【中國科學院院士成會明：推動廢舊鋰離子電池材料直接再生回收】

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近年來，隨著鋰離子電池在電動汽車和儲能領域的廣泛使用，廢舊鋰離子電池量也迅速增加。完善廢舊鋰電池回收，實現資源再利用已成為迫在眉睫的問題。
在12月20日于上海舉辦的“第七屆動力電池應用國際峰會(CBIS2022)”上，中國科學院院士成會明指出，我國廢舊鋰離子電池的回收狀況尚不容樂觀。目前廢舊鋰離子電池的常用回收方法主要是火法和濕法，兩種方法都是基于正極材料結構的破壞與有價金屬元素的提取，能耗高，經濟效益和環境效益有待提升。
對此，成會明院士提出了直接回收法和回收流程閉環化，通過直接修復電池的正負材料，從而使得材料的性能得以恢復。
在演講中，成會明院士介紹，到2023年，我國廢舊鋰離子電池預計將突破50萬噸，而世界范圍內鋰電池回收的比例還不足5% 。與此同時，我國鋰、鈷、鎳的資源量也都存在被“卡脖子”風險。因此，無論是緩解資源短缺，還是實現新能源產業可持續發展，廢舊鋰電池回收都極其重要。
近年來，我國廢舊鋰電池回收行業呈爆發式增長，近幾年注冊的回收公司據統計超過15000家，但具備一定資質如進入工信部白名單的企業僅有4批共88家。

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目前我國廢舊鋰離子電池的常用回收方法主要有火法和濕法：火法回收主要是采用高溫處理，而濕法回收主要是采用化學試劑處理，這兩種方法基于材料結構破壞-再提取思路，回收流程長，且具有高能耗、高排放，產生大量含酸氨堿廢水等缺點。此外，兩種方法都外加試劑，成本和排放不易控制；產生的回收產物應用具有局限性、經濟性不高。
在這樣的情況下，成會明院士及其團隊提出了直接回收法和回收流程閉環化。所謂直接回收法，即從獲得單質元素向獲得化合物、間接回收向直接回收轉變。
具體來看，第一種直接回收方法是采用低共熔溶劑在常壓下修復廢舊鈷酸鋰正極材料。該方法選用有機分子為載體，利用其對鋰、鈷的選擇性傳輸，在分子尺度上直接實現鋰、鈷的同時補充，修復失效正極。

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據成會明介紹，這一回收流程相比常規的流程時間大為縮短，并且修復過程中無有害產物排放，采用該方法后有許多缺陷的廢舊材料能恢復到良好的層狀機構。電化學測試結果表明，修復后的鈷酸鋰材料與新的鈷酸鋰材料相比性能無變化，這一反應的試劑可回收，能耗排放顯著降低。
第二種直接回收方法是用低溫熔融鹽修復高失效三元正極材料。研究團隊開發出了一種最低共熔點的二元鋰鹽熔融鹽，共熔點低至170攝氏度，離子擴散快，能夠實現鋰的補充，修復高失效正極。
高失效的三元正極材料表面及內部有大量裂紋和孔洞，而經低溫熔融鹽修復后，正極顆粒表面光滑，孔洞消失。修復后的材料容量與新三元鋰材料相當，循環穩定性甚至好于新的三元鋰材料。此外，此方法適用性較廣，對單晶/非單晶的三元鋰材料，單晶/非單晶鈷酸鋰以及低鎳三元鋰材料都具有適用性。