废弃锂电池有了新出路

巨量的废弃锂电池既是环境污染物，也是宝贵的金属资源。近日，从清华大学研究生学院传出消息，成会明、周光敏团队在锂电池回收领域取得系列进展，既实现了回收方法的闭环化，也实现了回收产物的功能化、高值化，为废弃锂电池找到了新出路。

据成会明介绍，目前锂电子电池的回收方法可以分为火法回收和湿法回收两种。“现有的回收方法均基于正极结构的破坏与有价元素的提取，必须在高温、强酸等条件下破坏正极材料的化学键，且提取过程冗长。”为突破这些局限，成会明团队确定了“三化”的解决方向，即回收思路直接化、回收流程封闭化、回收产物功能化。

回收思路直接化是指通过固相烧结、水热反应、溶剂修复、熔融盐修复等方法，将金属原子直接转化为金属分子。回收流程封闭化是指通过试剂的循环利用、回收电池中的残锂与石墨等，实现外源向内源的转变。回收产物功能化是指通过修复正极材料功能、正极元素合金化用作催化剂等，使回收产物实现功能化、多样化、高值化。

根据这样的研究思路，成会明团队提出了一系列的回收方法。

在直接化方面，研究团队提出了含锂低共熔溶剂常压直接修复正极材料、低温熔融盐修复高失效层状氧化物正极、失效磷酸铁锂的直接回收及其氮修饰等方法。其中，含锂低共熔溶剂常压直接修复正极材料以有机分子为载体，利用其对锂、钴的选择性传输，在分子尺度直接实现锂、钴的同时补充，不仅可修复失效的正极，还可大幅缩短回收流程。修复后，钴酸锂的成分、物相、电化学性能均恢复到初始状态，晶体表面微裂纹消，锂、钴重新形成规则的层状结构。同时，修复使用的低共熔溶剂的性质无明显变化，可反复使用。

在封闭化方面，研究团队提出了锂离子电池正负极材料协同回收等方法，在修复正极的同时还可兼顾负极石墨的再生或提纯。在功能化方面，提出了回收产物制备高压钴酸锂、镍钴锰三元材料原位转化生成催化剂等方法。

“直接回收的最终目标是发展常温、常压下，可大规模处理电极材料的闭环回收方法。”成会明表示，目前，正极材料直接回收方法研究处于起步阶段，普遍需要高温、高压或其他特殊条件，缺乏大规模推广的潜力。日后，要将锂电池回收的范围从正极逐步拓展到负极、隔膜、电解液等，进而实现锂电池的综合回收与再利用。此外，如何开发尚处于空白的固态电池回收技术也值得关注。