环保方法可降低回收锂离子电池的成本

将废阴极恢复到薄荷状态的新工艺可以使回收锂离子电池更加经济。由加利福尼亚大学圣地亚哥分校的纳米工程师开发的该方法比当今的方法更环保。它使用绿色成分，消耗80-90%的能源，并减少大约75%的温室气体。

研究人员在11月12日发表在Joule的一篇论文中详细介绍了他们的工作。

该方法在由磷酸铁锂或LFP制成的阴极上效果特别好。用LFP阴极制成的电池比其他锂离子电池便宜，因为它们不使用昂贵的金属，如钴或镍。LFP电池的寿命也更长，更安全。它们广泛用于电动工具，电动公交车和电网。它们也是特斯拉Model 3的首选电池。

加州大学圣地亚哥分校纳米工程学教授郑晨说：“鉴于这些优势，LFP电池将比市场上的其他锂离子电池具有竞争优势。”

问题?陈说：“回收它们并不划算。” “对于塑料来说，这是同样的困境-材料很便宜，但是回收它们的方法却并非如此。”

Chen和他的团队开发的新的回收流程可以降低这些成本。它可以在低温(60至80摄氏度)和环境压力下工作，因此比其他方法耗电少。而且，它使用的化学药品-锂盐，氮气，水和柠檬酸-价格便宜且良性。

“整个再生过程都在非常安全的条件下进行，因此我们不需要任何特殊的安全预防措施或特殊的设备。这就是为什么我们可以使回收电池的成本如此之低，”第一作者徐攀盼博士说。实验室。

研究人员首先循环使用商用LFP电池，直到它们失去了一半的储能能力。他们将电池分开，收集阴极粉末，然后将其浸泡在含有锂盐和柠檬酸的溶液中。然后他们用水洗涤溶液，干燥粉末并加热。

研究人员用这种粉末制成了新的阴极，并在纽扣电池和袋式电池中对其进行了测试。它们的电化学性能，化学组成和结构都完全恢复到其原始状态。

随着电池循环，阴极经历两个主要的结构变化，这是导致其性能下降的原因。首先是锂离子的损失，这会在阴极结构中产生称为空位的空位。另一个发生在铁和锂离子切换晶体结构中的斑点时。发生这种情况时，它们将无法轻易切换回去，因此锂离子会被困住，无法再循环通过电池。

该工艺通过补充锂离子并使铁和锂离子易于切换回其原始点来恢复阴极的结构。后者通过使用柠檬酸来实现，柠檬酸起还原剂的作用，柠檬酸是一种向另一种物质提供电子的物质。柠檬酸将电子转移到铁离子上，使它们带正电的能力降低。这样可以最大程度地减小电子排斥力，该排斥力可防止铁离子移回到其晶体结构中的原始斑点，并且还将锂离子释放回循环中。

尽管这种回收过程的总能源成本较低，但研究人员表示，需要对收集，运输和处理大量电池的物流进行进一步研究。

陈说：“弄清楚如何优化这些物流是下一个挑战。” “这将使这种回收过程更接近行业采用。”