全球電動汽車（EV）的持續增長導致對鋰離子電池（LIB）的巨大需求，這種增長帶來了兩個實際挑戰：1）滿足電池制造中對稀有和昂貴金屬的需求，2）安全地處理大量含有有毒化合物的廢舊電池。因此，全球電池回收的發展對于節約資源、消除污染和確保可持續性是及時和必要的。然而，傳統的火法和濕法冶金技術不可持續，新興的直接回收技術又僅在實驗室規模得到證實。

圖1. LIB的降解機制

為此，澳大利亞阿德萊德大學喬世璋教授、郭再萍教授等人對電池回收取得的進展進行了批判性概述，重點關注技術解決方案和電池再生。首先，作者分析介紹了電池降解機制，其中，失效模型可以分為不可逆和可逆兩類。對于未損壞但因粘結劑、集流體或電解液等組件而失效的正極材料，直接回收更為實際。在正極材料嚴重受損的情況下，冶金方法實際上適用于回收關鍵部件，但需要采用綠色和更可持續的方法。

接下來，作者對一系列濕法/火法冶金、直接回收等方法進行排序和比較，包括當前現狀及如何使這些方法可持續發展。作者重點研究了新電池設計和解決方案中的閉環過程以提高電化學性能和回收利用，討論了電池配置、電極和材料方面的回收導向設計策略以實現更容易地回收。

圖2. 實際LIB回收中假設的未來以回收為導向的設計

最后，作者對未來發展方向進行了總結預測：

1）回收的預處理方面：商定的正確標簽將有助于控制分類、包裝和拆卸；分揀和拆卸中實際采用自動化以提高回收效率；開發或集成先進的無損測量以了解廢舊電池的狀況等。

2）先進的回收技術開發方面：對于直接回收，需要在實際條件下擴大回收正極材料的規模并展示其性能，以將該技術從實驗室規模推廣到工業規模；除正極材料外，還需要回收和再利用其他材料，包括石墨負極和電解液等。

3）新的回收導向設計方面：需要對電池組、配置和材料進行更合理的設計，使其具有固有的易回收性；材料、電極、電池的獨特特性將有助于提高回收，但需要嚴格的檢查；此外，電池技術發展迅速，新技術的發展需要設計便于回收利用。

圖3. 對LIB回收未來發展的總結預測

Toward practical lithium-ion battery recycling: adding value, tackling circularity and recycling-oriented design, Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/D2EE00162D