新工艺搞定退役锂电池引回收利用问题

电动汽车的日益普及无疑对地球是一件好事，但在全球都争相转向EV的同时，有一个问题也随之而来：电动汽车中使用的锂离子电池不能永久使用，不出十年，大量损耗到无法使用的锂电池将使我们的回收能力遭遇挑战。

不过，美国科学家们近期取得了一项突破，可能会给回收努力带来推动力，他们展示了如何利用浮选槽来轻松分离一些珍贵的电池材料，以便重新使用。

这项研究是由密歇根理工大学（MUT）的科学家领导的，是ReCell先进电池回收中心（美国能源部旗下机构）的一部分，旨在利用采矿行业常用的一种技术来分离和提纯矿石。这被称为泡沫浮选，它涉及将材料放在一个浮选槽中，并根据它们是否排斥水而漂浮，或吸收水而下沉来进行分离。

但事实上，要将这种方法应用于寿命结束的锂电池并不容易，这是因为形成阴极组件的材料，如常用的镍锰钴锂氧化物（NMC111）和锂锰氧化物（LMO）通常都会下沉。因此，MUT团队设计了一种解决方案，对水进行温和的化学处理，使NMC111能漂浮起来。

“电池阴极材料的分离主要发生在水中，”该研究论文合著者、材料科学家Jessica Durham解释说，“这个过程不需要使用大量的危险化学品，而这些化学品在摆脱废物方面是具有挑战性和昂贵的。”

随着阴极材料的分离，科学家们随后进行了测试，以确定它们的电化学性能，结果发现分离过程在这方面的影响微乎其微。这两种材料的纯度都保持在95%以上，Durham说，这对回收材料的潜在买家来说至关重要。

据悉，这项技术是在一个台式浮选槽中演示的，每升（0.26加仑）水能处理20至150克（0.7至5.3盎司）的阴极材料。ReCell团队总部所在的阿贡国家实验室的科学家们随后将其放大到一个10升（2.6加仑）的水箱，能够在一小时内处理超过1公斤（2.2磅）的阴极材料。

Durham表示，“这涉及到从基准规模槽中使用的条件开始，优化条件以在浮选柱中选择性地分离阴极材料。浮选柱是一个连续的操作，类似于工业中使用的状况，材料和水的浆液不断地被送入系统，分离的阴极从泡沫和尾矿溢流中被收集出来。”

这一突破标志着有效分离这些有价值材料的努力迈出了重要的一步，但这只是整个回收过程中的一个环节。除了阴极以外的其他材料也需要被分离或回收，比如电解质和阳极，然后所有这些材料都需要升级循环成一个功能性的能量存储系统。

根据Durham的说法，ReCell团队正在单独处理每一个步骤，挑战将是将它们组合在一起，形成一个有利可图的回收过程。这项研究结果已于近期被发表在了《能源技术》杂志上。

“ReCell中心的研究人员目前正在扩展不同的回收步骤，并将它们组合在一起，以产生性能良好的可回收材料。回收过程不仅要有价值，而且升级回收的材料必须能够被工业锂离子电池接受和使用，才能成功回收。”他补充说。