预计到2025年，锂离子电池的需求将达到200GWh，并将在随后几年急剧增加。然而，锂离子电池的使用寿命有限，通常不到十年，这意味着将产生大量废旧锂离子电池。由于锂具有经济价值高和天然储备有限的特点，而且锂离子电池中使用的重金属元素以及退役电池如处置不当可能导致潜在的环境污染，因此迫切需要回收废旧电池的高效绿色方法。

 

       近日，清华大学深圳国际研究生院材料研究院康飞宇教授和李宝华教授团队合作研究开发出了一套高效绿色回收退役锂离子电池的有效策略。基于带电退役电池在水中的精准拆解，结合湿法冶金工艺，完成对废旧电池中锂、铁、磷等单个元素的高效提取。该研究为解决退役锂离子电池的高效绿色回收和高值化利用问题提供了新思路，有助于推动退役锂电池回收的工业化进程。

 

       不同于传统方法中对废旧电池放电后再回收，本研究通过在水中拆卸带电卷芯电池（图1），达成了对带电电池接近完美的回收效率，超过了美国能源和欧洲电池部的目标。通过精准的非破坏性机械方法将电池各组件从水中分离出来，避免了来自负极的不可控反应和电解液的燃烧。随后，该研究团队以在水中拆解得到的极片为回收的起点，探究了一种只使用水为浸出剂的独特元素提取方法（其中正极极片使用的NaOH浸出剂可以被再生），锂、铁、磷元素的浸出率分别达到99.7%、89.1%、99.2%（图2）。

       

图1.在水中拆解带电卷绕型电池示意图

图2.室温下从充电态废旧磷酸铁锂电池中回收提取单个元素示意图

 

       退役锂电池回收系列相关研究成果分别以 “带电废旧锂离子电池在水中精准分离回收”（Precise separation of spent lithium-ioncells in water without discharging for recycling）和“室温下从充电态废旧磷酸铁锂电池中回收提取单个元素”（Room-temperature extraction of individual elements from charged spent LiFePO4 batteries）为标题发表在国际知名期刊《储能材料》（Energy Storage Materials）及《稀有金属》（Rare Metals）上。文章第一作者为清华大学深圳国际研究生院2019级材料工程专业硕士研究生樊美岑。通讯作者为清华大学深圳国际研究生院材料研究院李宝华教授和康飞宇教授等。