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鋰離子電池（LIBs）傳統的回收方法基于電池粉碎，需要對放電進行預處理，導致后處理效率低，廢物產生量高。分離回收LIB電池的組件時，由于鋰化石墨對正極和空氣的高反應性以及電解液的毒性和易燃性，因此十分危險。

在此，清華大學深圳研究生院李寶華教授、周光敏副教授，上海交通大學梁正副教授及瑞典于默奧大學Naser Tavajohi等人證明了只需一個主要步驟，即在水中拆卸帶電的jellyroll LIB便可實現零排放且接近完美的回收效率，超過了美國能源部和歐洲電池聯盟的目標。水是LIB的優良滅火劑和氧氣隔離劑，在水中拆卸LIB本質上是安全的。電池浸入后，負極中的LiC_x以受控方式與水反應，導致負極材料從集流體（銅箔）上剝離并形成可溶性氫氧化鋰 (LiOH)從而促進鋰回收。

除了LiC_x和SEI中的一些可溶性材料外，LIB中的固體材料都不會與水反應，不溶于水的固體組分/材料，即殼、隔膜、正極、銅箔和負極材料可以直接從水溶液中分離，從而實現高效和經濟的加工。同時，溶解在水中的可溶性鋰鹽和電解質可以進一步回收鋰并減少排放。

圖1. 在水中LIB電池精確拆卸和分離的結果

此外，回收的正極和負極材料的結構和電化學曲線與來自放電電池的材料沒有明顯差異，并且兩種回收材料的完整性都得以保留。因此，該方法不會破壞電池回收材料的結構，它們可以在修復或再生后繼續在LIB內循環。

以這種方式每公斤電池可以回收價值約7.14 $ 的材料，這高于物理分離（約5.40 $/每公斤電池），并且遠大于使用元素提取方法獲得的總收入（<1.00 $/每公斤電池）。因此，精確的分離方法可以促進鋰電池行業循環經濟的建立，并在學術界和電池回收行業之間架起牢固的橋梁。

圖2. 不同回收方法的成本、環境影響、回收效率和收入對比

Precise separation of spent lithium-ion cells in water without discharging for recycling, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.005

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