随着近年来电动汽车的快速增长，动力电池将迎来第一波退役回收浪潮，前景广阔的电池回收市场亟需更具成本效益的回收技术。
普林斯顿大学的研究人员开发出了一种低成本、可持续的方法，可以利用旧电池制造新电池，并成立了一家初创公司。
特斯拉联合创始人兼CEO、普林斯顿大学机械与航空航天工程系博士后严超表示：“人们愿意把闲置的废旧电池交给我们，从我们这里获得新的正极原料来制造新电池，这比自己制造新电池更便宜。”
研究人员开发的技术结合了不同领域的专业知识，解决了一个长期存在的问题：如何将废弃的正极材料，或者锂电池中含有钴、镍、锰和锂等元素的昂贵材料转化为新的正极。
目前锂电池回收技术依赖于刺激性化学品和高温、高能耗工艺，将废旧电池分解成基本成分。该工艺很难以商业化和环保的方式进行规模化。
相反，以直接回收的形式对阴极本身进行升级换代。该团队的方法可以恢复使用过的阴极的大部分结构和成分，包括钴和锂。研究人员表示，这种生成新阴极材料的方法可以减少约 70% 的水消耗、80% 的能耗和排放。
研究人员手持从回收过程中提取的原材料
该技术的核心是利用低温等离子体，这是一种高反应性的电离气体，可以与其性质发生化学反应，去除阴极粉末中的污染物。否则，处理这些污染物需要非常高的温度，并且会大量分解材料。该团队可以通过机械方式分离正极和负极材料，并将阴极粉末通过等离子反应器，去除电池使用时产生的污染物，从而清洁阴极材料而不破坏它。
以前的电池回收技术需要通过机械粉碎和冶炼电池材料或将电池溶解在强酸中来分离单个元素。这些基于酸的技术会产生大量金属，抵消最初生产阴极的所有工作。这些方法被认为是间接的，因为它们只是将电池材料分解成元素成分，而不是重建它们并将它们再生为新的电池材料。在旧电池的生命周期中，阴极材料中会损失一些锂，因此研究团队将少量锂重新添加到回收的阴极粉末中，以生产出比新阴极材料更便宜的材料。
“如果你有一块面团，你可以试着稍微揉一下，让它有不一样的结构，但基本上不要动它，”联合创始人兼技术顾问 Bruce Koel 解释道。“你不是想把它弄碎，或者把它分解成面粉和黄油。”
目前，美国仅有约5%的废旧锂电池被回收利用。根据普林斯顿大学的《美国净零排放研究》，到本世纪中叶实现净零排放意味着电动汽车数量将从现在的约100万辆增加到2.1亿至3.3亿辆。电动汽车电池的使用寿命为5-10年，每辆车约有3000个电池单元（取决于车型）。IHC的分析估计，目前约有100亿只（约46.5万吨）废旧动力电池需要处理，到2025年，这一数字预计将增长到290亿只。
鉴于电池回收热潮，拥有竞争技术的公司可能会出现并寻求扩大生产规模。台湾纬创绿色科技股份有限公司是科技公司的主要废物处理商之一，该公司最近与该公司启动了一个试点项目。
该公司位于德克萨斯州的工厂目前正在建设一条加工线，计划在 2022 年将产量提高到每天至少一吨。一条曾经用于从电子产品印刷电路板中回收黄金的生产线将被改造成电池回收线。从黄金到锂和钴等电池材料，这也反映了当前市场需求的转变。
“我们看到了将这项技术应用到实际工业项目中的巨大机会，这将使我们能够大规模地回收和再利用锂电池，”严超说。
Koel 表示，推广这项技术不仅可以缓解进口矿物的供应链问题，还可以减少对过度开采地区矿物的需求，这些地区的环境和劳工问题普遍存在。例如，阴极的关键成分钴大部分产自刚果，而那里的采矿业存在大量童工问题。
该团队开发了一种回收阴极，在小型纽扣电池的测试中表现非常出色。研究人员希望在几年内继续提高回收能力，并将其从消费电子电池扩展到电动汽车电池，甚至可能扩展到由回收材料制成的全电池。