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鈷酸鋰（LiCoO₂）是最廣泛用于智能手機和筆記本電腦電池的正極材料。隨著便攜式電子產品的快速發展，每年產生超過10萬噸的廢鋰離子電池（LIBs）。傳統的電池回收工藝包括火法冶金和濕法冶金工藝，主要目的是從廢LIBs正極中提取有價值的金屬成分，這需要高溫還原和/或酸/堿化學品來破壞正極中的共價鍵并將其轉化為原子以進一步提取。前者能耗高，后者產生大量廢水，不僅會增加成本，而且會破壞環境。此外，傳統的回收從廢電池正極開始，以鋰/鈷鹽告終，這是不可持續的。

清華大學深圳國際研究生院周光敏、上海交通大學梁正等提出了一種不同的回收策略，即將降解的LiCoO₂直接轉化為高壓LiCoO₂正極材料，具有閉環和綠色過程。

在硫酸銨的幫助下，LiCoO₂的分解溫度降至400℃以下。廢LiCoO₂正極在低溫焙燒后轉化為可溶性組分，然后在水中浸出并通過添加廉價的碳酸鈉進行分離。鋰組分最終通過選擇性蒸發轉化為Li₂CO₃，鈷組分以Co₃O₄形式提取，然后用于合成高壓LiCoO₂。

鋰和鈷的回收率分別達到91.3%和93.5%，并且由于使用低成本試劑和水作為浸出劑，回收過程的潛在收益估計達到6.94美元/公斤電池。

周光敏/梁正EnSM：將廢舊LiCoO2直接綠色轉化為高性能LiCoO2正極

圖1. 回收過程示意圖及此方法的估計成本、產品價值和潛在利潤

此外，來自廢正極直接轉化的LiCoO₂在4.5 V下也表現出優異的循環性能，100次循環后容量保持率高達97.4%，甚至優于原始LiCoO₂。

綜上所述，將廢正極直接轉化為回收效率高、能耗低、不產生廢水、無腐蝕性且試劑價格低廉的高性能LiCoO₂，為鋰離子電池的回收利用開辟了新的方向。

周光敏/梁正EnSM：將廢舊LiCoO2直接綠色轉化為高性能LiCoO2正極

圖2. 回收LiCoO₂的電化學性能

Direct Conversion of Degraded LiCoO2 Cathode Materials into High-Performance LiCoO2: A Closed-Loop Green Recycling Strategy for Spent Lithium-Ion Batteries. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.12.013

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