將廢陰極恢復(fù)到薄荷狀態(tài)的新工藝可以使回收鋰離子電池更加經(jīng)濟(jì)。由加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的納米工程師開(kāi)發(fā)的該方法比當(dāng)今的方法更環(huán)保。它使用綠色成分，消耗80-90%的能源，并減少大約75%的溫室氣體。

研究人員在11月12日發(fā)表在Joule的一篇論文中詳細(xì)介紹了他們的工作。

該方法在由磷酸鐵鋰或LFP制成的陰極上效果特別好。用LFP陰極制成的電池比其他鋰離子電池便宜，因?yàn)樗鼈儾皇褂冒嘿F的金屬，如鈷或鎳。LFP電池的壽命也更長(zhǎng)，更安全。它們廣泛用于電動(dòng)工具，電動(dòng)公交車(chē)和電網(wǎng)。它們也是特斯拉Model 3的首選電池。

加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程學(xué)教授鄭晨說(shuō)：“鑒于這些優(yōu)勢(shì)，LFP電池將比市場(chǎng)上的其他鋰離子電池具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。”

問(wèn)題?陳說(shuō)：“回收它們并不劃算。” “對(duì)于塑料來(lái)說(shuō)，這是同樣的困境-材料很便宜，但是回收它們的方法卻并非如此。”

Chen和他的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的新的回收流程可以降低這些成本。它可以在低溫(60至80攝氏度)和環(huán)境壓力下工作，因此比其他方法耗電少。而且，它使用的化學(xué)藥品-鋰鹽，氮?dú)?，水和檸檬?價(jià)格便宜且良性。

“整個(gè)再生過(guò)程都在非常安全的條件下進(jìn)行，因此我們不需要任何特殊的安全預(yù)防措施或特殊的設(shè)備。這就是為什么我們可以使回收電池的成本如此之低，”第一作者徐攀盼博士說(shuō)。實(shí)驗(yàn)室。

研究人員首先循環(huán)使用商用LFP電池，直到它們失去了一半的儲(chǔ)能能力。他們將電池分開(kāi)，收集陰極粉末，然后將其浸泡在含有鋰鹽和檸檬酸的溶液中。然后他們用水洗滌溶液，干燥粉末并加熱。

研究人員用這種粉末制成了新的陰極，并在紐扣電池和袋式電池中對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。它們的電化學(xué)性能，化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)都完全恢復(fù)到其原始狀態(tài)。

隨著電池循環(huán)，陰極經(jīng)歷兩個(gè)主要的結(jié)構(gòu)變化，這是導(dǎo)致其性能下降的原因。首先是鋰離子的損失，這會(huì)在陰極結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生稱(chēng)為空位的空位。另一個(gè)發(fā)生在鐵和鋰離子切換晶體結(jié)構(gòu)中的斑點(diǎn)時(shí)。發(fā)生這種情況時(shí)，它們將無(wú)法輕易切換回去，因此鋰離子會(huì)被困住，無(wú)法再循環(huán)通過(guò)電池。

該工藝通過(guò)補(bǔ)充鋰離子并使鐵和鋰離子易于切換回其原始點(diǎn)來(lái)恢復(fù)陰極的結(jié)構(gòu)。后者通過(guò)使用檸檬酸來(lái)實(shí)現(xiàn)，檸檬酸起還原劑的作用，檸檬酸是一種向另一種物質(zhì)提供電子的物質(zhì)。檸檬酸將電子轉(zhuǎn)移到鐵離子上，使它們帶正電的能力降低。這樣可以最大程度地減小電子排斥力，該排斥力可防止鐵離子移回到其晶體結(jié)構(gòu)中的原始斑點(diǎn)，并且還將鋰離子釋放回循環(huán)中。

盡管這種回收過(guò)程的總能源成本較低，但研究人員表示，需要對(duì)收集，運(yùn)輸和處理大量電池的物流進(jìn)行進(jìn)一步研究。

陳說(shuō)：“弄清楚如何優(yōu)化這些物流是下一個(gè)挑戰(zhàn)。” “這將使這種回收過(guò)程更接近行業(yè)采用。”