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廢電池造成的污染正在引發(fā)環(huán)境危機(jī)，推動了創(chuàng)新回收和升級回收方法的發(fā)展。常規(guī)回收技術(shù)受到高污染、低效率、產(chǎn)品利用率低等技術(shù)壁壘的困擾。

在此，北京理工大學(xué)陳人杰教授、李麗教授等人報道了一種創(chuàng)新和可持續(xù)的方法，將正極廢料原位選擇性和精確地回收成高附加值的過渡金屬氧化物，并深入驗證其作為鋰離子電池（LIB）負(fù)極的適用性。

作者發(fā)現(xiàn)ZnSO₄可以在高溫下將老化的LiMn₂O₄粉末轉(zhuǎn)化為納米ZnMn₂O₄，當(dāng)用作LIB的負(fù)極材料時，納米ZnMn₂O₄在60次循環(huán)后具有961 mAh g^-1的高循環(huán)耐久性。以5 A g^-1循環(huán)后，它甚至貢獻(xiàn)了838 mAh g^-1的放電容量。這種獨(dú)特的選擇性轉(zhuǎn)換技術(shù)歸因于共八面體保留轉(zhuǎn)換，可用于從老化的電池中獲得各種負(fù)極材料。

圖1. 回收制備的納米ZnMn₂O₄負(fù)極的電化學(xué)性能

經(jīng)濟(jì)和環(huán)境評估發(fā)現(xiàn)，與從原始礦石中獲得的材料相比，這種廢物轉(zhuǎn)化為材料的回收過程具有顯著的環(huán)境效益并降低了能源消耗。與傳統(tǒng)的濕法和火法冶金技術(shù)相比，它通過減少能源使用和CO₂排放提供額外的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

此外，據(jù)調(diào)查與Mn相比，每項與Co相關(guān)的操作都需要更多的能源、產(chǎn)生更多的廢氣排放且相關(guān)的活動消耗更多的資源。因此，這項工作不僅為老化電池材料的回收提供了一條一步到位的途徑，而且為負(fù)極材料的制備和應(yīng)用提供了新的思路。

此外，更多地研究如何減少礦物冶煉的能源消耗和環(huán)境影響，將放大這種選擇性回收過程的優(yōu)勢并為其工業(yè)部署鋪平道路。

圖2. 該回收方法的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境評價

Sustainable Recycling of Cathode Scrap towards High-Performance Anode Materials for Li-Ion Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202103288

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陳人杰/李麗AEM: 高效選擇性回收正極廢料獲得高性能鋰電負(fù)極

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