加利福尼亞聖地亞哥大學的納米工程師已經開發了一種節能的回收工藝，可以從廢舊鋰離子電池中回收使用過的陰極，使其工作與新的一樣好。該方法包括從廢舊電池中收集退化的陰極顆粒，然後煮沸和熱處理它們。研究人員使用再生陰極製造新電池。充電存儲容量，充電時間和電池壽命都恢復到原來的水平。
這項工作提出了一個關於鋰離子電池的環境問題的解決方案：當它們磨損時如何處理它們。目前，使用過的鋰離子電池中有不到5％被回收利用。
“考慮到未來數百萬噸鋰離子電池的浪費，特別是隨著電動汽車的興起，以及鋰和鈷等珍貴資源的枯竭- 這些資源的開採將會污染我們的水和土壤。可以可持續地收集和再利用舊電池的材料，我們可以防止這種重大的環境損害和浪費，“加州大學聖地亞哥分校納米工程教授Zheng Chen說。
加州大學聖地亞哥分校可持續發展和能源中心的陳先生說，這項工作也可以解決與電池浪費相關的經濟問題。他說：“鋰，鈷和鎳的價格已經大幅上漲，回收這些昂貴的材料可以降低電池成本。
最近在綠色化學中發表的新的回收方法可用於回收和恢復被稱為鋰鈷氧化物的鋰離子電池正極材料，其被廣泛用於包括智能手機和筆記本電腦的消費電子設備中。該方法也適用於大多數電動車輛中使用的含有鎳，錳和鈷的流行鋰電極NMC。
該方法包括首先從廢鋰離子電池收集陰極顆粒。然後研究人員將陰極顆粒加熱到含有鋰鹽的熱鹼性溶液中，這種溶液可以循環使用並重複使用以處理更多批次。之後，顆粒經歷短暫的退火過程，在該過程中，它們被加熱到800℃，然後非常緩慢地冷卻。
研究人員從再生顆粒製造出新的陰極，然後在實驗室內的電池中進行測試。新的陰極顯示與原件相同的儲能容量，充電時間和使用壽命。
Chen指出，這個過程有一個有趣的地方，就是它與原來的陰極顆粒本質上是一樣的。他說：“我們可以通過採取相同的處理步驟簡單地恢復退化的材料。
當鋰離子電池耗盡時，陰極材料失去一些鋰原子。陰極的原子結構也發生變化，使得離子進出的能力降低。陳氏集團開發的回收過程，將陰極的鋰濃度和原子結構恢復到原來的狀態。
總的來說，回收過程使用5.9兆焦耳的能量，相當於一杯汽油四分之三的能量，以恢復一公斤的陰極材料。正在開發的其他幾種鋰離子電池陰極再循環工藝使用的能量至少是其兩倍。
目標是優化工業規模的這個過程。陳的團隊正計劃與亞洲的電池公司合作。 Chen說，一個特別的領域是陰極收穫。現在，粒子必須從電池的其餘部分手動挑出。研究人員正在簡化這一步驟，以使整個過程在工業上可行。
陳的團隊正在精煉這個過程，以便它可以用來回收任何類型的鋰離子電池正極材料，除了鈷酸鋰和鋰NMC。陳說：“目標是使這個陰極的一個普遍的回收過程。該團隊還在製定回收廢舊陽極的流程。
