郭玉国团队开发出废旧锂离子电池正极材料的绿色回收工艺

随着锂电池技术的飞速发展和市场的不断扩张，废旧LIBs的回收也面临着巨大的机遇和挑战。现有的回收工艺尚不完善，仍然存在二次污染、工序复杂或成本较高等问题，因此亟需针对锂离子电池开发效率高、绿色环保且过程简单的可持续回收工艺。

近日，在北京分子科学国家研究中心、中国科学院、国家自然科学基金委、博士后科学基金委和科技部的支持下，中国科学院化学研究所分子纳米结构与纳米技术实验室郭玉国课题组开发出了一种锂离子电池正极材料绿色闭环回收的方法。研究团队对衰减后的LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂电极的微观结构演变进行了全面深入的研究，发现了正极极片在经历长循环后会在颗粒表面积累残碱，并伴有颗粒破碎、粘结剂溶胀等现象，造成极片内部状态的恶化（如图1），因此利用废旧极片的这些特性团队设计了一种极其简单但有效且环保的方法，成功地将经历长循环后的废旧电池中正极材料与铝箔分离（分离效率达98%）。这种高效的分离方法不仅避免使用有机溶剂，而且还防止了二次污染。同时与现有的分离方法相比，该分离过程利用纯水取代现有技术中昂贵的有机溶剂，大大降低了回收成本和操作毒性。同时水分离对正极结构损伤小，结合固相法可以实现正极材料的直接再生，回收得到的正极材料表现出与商业材料相近的电化学性能。这样一种从微观结构变化出发进行回收工艺设计的路线可以为将来更有针对性的废旧电池回收提供新的研究思路。研究成果发表在近期的《Energy & Environmental Science》上（https://doi.org/10.1039/D0EE03914D）。通讯作者是孟庆海博士，万立骏院士和郭玉国研究员，博士生范敏为第一作者。