经回收的废旧锂离子电池中的阴极离子再利用就像新的一样。来源：David Baillot/UC圣地亚哥雅各布斯工程学院

    加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师开发了一种节能回收工艺。修复已的锂离子电池阴极，使性能与新的一样好。这个过程包括从用过的电池中回收已经降解的阴极粒子，然后煮沸并加热。研究人员利用再生的阴极制造了新的电池。充电存储容量、充电时间和电池寿命均恢复到原来的水平。

    这项工作为锂离子电池的环保问题提供了一个解决方案：当锂离子电池损耗到不能使用时该如何处理。现在只有不到5%的废旧锂离子电池被回收利用。

    加州大学圣地牙哥分校纳米工程教授郑晨说：“随着电动汽车的崛起，锂和钴等宝贵资源的枯竭——更多的锂离子电池会被投入到应用中。想象未来数百万吨的锂离子电池废料，锂离子电池会污染我们的水和土壤。如果我们能够以可持续的方式从旧电池中提取和再利用材料，就有可能防止这种严重的环境破坏和浪费。”

    Chen是加州大学圣地亚哥分校可持续能源与能源中心的成员，他认为这项工作也可以解决电池废料的经济问题。他说：“锂、钴和镍的价格大幅上升。回收这些昂贵的材料可以降低电池成本。”

    最近发表在Green Chemical上的这项新的回收方法，可用于回收和恢复一种名为锂钴氧化物的锂离子电池正极材料。锂钴氧化物被广泛用于智能手机和笔记本电脑等消费类电子产品。该方法也适用于大多数电动车辆中使用的含有镍，锰和钴的流行锂电极NMC。

    该方法涉及首先从废锂离子电池中收集阴极粒子。然后，研究人员在含锂盐的热的碱性溶液中对阴极粒子加压——这种溶液可以被回收利用并重新加工更多的批次。然后，这些粒子经过一个短的退火过程，在这个过程中加热到800℃，然后缓冷。

    研究人员用再生粒子制作了新的阴极，然后用实验室里的电池进行测试。新阴极显示出与原阴极相同的储能能力、充电时间和寿命。

    Chen指出，这个过程的一个有趣之处在于，此方法的原理就是用来制造原始阴极粒子。他说：“我们可以简单地恢复退化的材料，把它通过同样的处理步骤。”

    锂离子电池发生损耗的同时，正极材料会损失一些锂原子。阴极的原子结构也发生了变化，使得它不能很好的移动离子。Chen的团队开发的回收过程将阴极的锂浓度和原子结构恢复到原来的状态。

    总的来说，回收过程使用5.9兆焦能量。也就是说恢复一千克的阴极材料大约需要四分之三杯汽油的能量。正在开发的其他几种锂离子电池阴极再循环工艺使用的能量至少是其两倍。

    Chen先生的团队正计划与亚洲的电池公司合作。目标是为实现工业规模优化这一过程。Chen说特别需要改善的领域是阴极收集步骤。现在，这些粒子必须从电池的其他部分人工挑选出来。研究人员正在努力简化这一步骤，以便整个过程在工业上是可行的。

    Chen的研究小组正在改进这一工艺，以便除锂钴氧化物和锂NMC之外，它还可以用于回收任何类型的锂离子电池正极材料。“我们的目标是使这个过程成为所有阴极的通用回收工艺，”陈说。该小组还在研究一种回收使用过的阳极的方法。