科学家开发的环保方法可降低回收锂离子电池的成本
这项研究由加州大学圣迭戈分校的纳米工程师进行，主要研究磷酸铁锂制成的阴极电池的回收技术。通过摒弃镍和钴等重金属，这些类型的电池可以帮助避免这些材料开采地的景观和水源的退化，以及工人暴露在危险条件下。
人们对钴相关问题的认识不断提高，推动了行业的转变，许多人都在寻找替代电池设计，包括IBM和特斯拉这样的大公司，他们今年开始销售采用磷酸铁锂电池的Model 3。这些电池更安全、寿命更长、生产成本更低，不过有一个不足之处是，一旦用完，回收成本很高。
“回收它们并不划算，”加州大学圣迭戈分校的纳米工程教授郑晨说。“这和塑料的困境是一样的--材料很便宜，但回收它们的方法却不便宜。”
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回收突破的重点是磷酸铁锂电池性能退化背后的几个机制。当它们被循环使用时，这个过程会推动结构变化，随着锂离子的流失，阴极中产生了空位，同时铁和锂离子也会在晶体结构中交换位置。这就会夹带锂离子，防止它们在电池中循环。
该团队将市售的磷酸铁锂电池单元，并将其耗尽到一半的存储容量。然后，他们将电池拆解，并将所得粉末浸泡在含有锂盐和柠檬酸的溶液中，然后将其冲洗干净，晾干，再在约60至80℃的温度下加热。然后将这种粉末制成新的阴极，并在纽扣电池和小袋电池中进行测试，研究小组发现其性能恢复到初始状态。
这是因为这种回收技术不仅补充了电池的锂离子存量，而且使锂离子和铁离子重新回到阴极结构中的原始位置。这要归功于柠檬酸的加入，它给铁离子提供了电子，减少了通常排斥铁离子移动到原来位置的正电荷。这一切的结果是，锂离子可以被释放出来，再次在电池中循环。
根据该团队的研究，其技术与目前回收磷酸锂离子电池的方法相比，消耗的能量减少了80%至90%，排放的温室气体也减少了约75%。虽然这是一个很好的开始，但该团队表示，还需要进一步研究，以确定收集和运输大量这些电池的整体环境足迹。
“弄清楚如何优化这些流程是下一个挑战，”郑晨说。“而这将使这种回收过程更接近于行业采用。”
该研究发表在《Joule》杂志上。
