中国科学院团队打造新型废旧电池回收系统，碳酸锂和磷酸铁的回收产物纯度均高于90%
这一成果不仅可以直接嫁接转移到锂电池回收企业，“新型电化学回收系统”、“回收产品再利用”、“摩擦纳米发电机”等前沿技术也具有广阔的自主应用前景。 具体来说，主要包括以下几个部分：
首先，通过创建高效的新型电化学回收系统来回收正极材料。 目前，磷酸铁锂正极材料的回收主要以湿法回收为主。 但该方法工艺流程较为复杂，需要使用大量酸碱试剂，易造成二次污染。 该成果利用盐水的电化学氧化，并利用生成的Cl-/ClO-氧化还原对实现磷酸铁锂正极材料的回收。 这样可以减少化学试剂的用量和种类，湿法可以回收10%的磷酸铁锂正极材料。 步骤缩短为4步，不仅简化了工艺流程，而且具有节能环保、降低成本的优点。 同时，研究团队近期的一系列工作表明，该方法具有良好的通用性，可用于回收包括三元正极、磷酸铁锂、钴酸锂等一系列正极材料。
其次，它可以用于回收产品的再利用，从而有利于新型正极材料的制备。 鉴于回收的中间产物纯度高，可直接作为磷酸铁锂正极材料的前驱体，通过气氛隧道炉烧结重新制备高性能磷酸铁锂。
同时，由于该原料来源于回收的前驱体，所制备的磷酸铁锂正极材料具有非常高的性价比优势。
第三，摩擦纳米发电机将实现能源自给和系统自驱动。 摩擦纳米发电机作为一种新型能量收集装置，具有体积小、重量轻、价格低、频率低、效率高等优点。 它可以将环境中广泛存在的机械能，如风能、人体运动机械能、水滴能等转化为电能。
同时，利用其制备材料广泛的优势，通过合理利用电池废旧材料，如电池壳、铝塑膜、集流体等，再利用摩擦纳米发电机作为动力补充，可降低电能消耗。有效降低发电量，提高系统自动驾驶性能。
综上所述，一体化自驱动磷酸铁锂回收系统集成了新型高效的电化学回收系统，可以实现回收产品的再利用。 其中，摩擦纳米发电机等前沿技术可直接转让给电池回收企业使用。
在全锂电池回收的实际应用中，该系统具有良好的可行性，为废旧锂电池回收的设计原理提供了有力的参考。 有望引起能源领域和可持续发展领域的广泛关注。
（来源： ＆ ）
锂电池市场上涨，锂电池回收不良
如今，随着能源转型、碳中和理念深入人心，新能源汽车规模化生产和使用不断完善和加速，而锂电池作为新能源的“心脏”车辆等也呈现爆发式增长。
鉴于新能源汽车动力电池的平均使用寿命约为6-8年，未来动力电池将迎来大规模报废浪潮。 预计全球动力电池回收市场将从2021年的55亿元快速增长至2025年的588亿元，到2030年将增长至3000亿元。
虽然锂离子电池在使用过程中不会产生有毒有害物质，但如果不能正确有效地处理废弃的锂离子电池，废旧锂离子电池中的电解液、重金属、塑料等物质会对人体造成危害。环境。 造成重大污染。
同时，废旧锂电池也是宝贵的金属资源，其中含有大量的锂、镍、钴、锰、铜、铝等金属元素。 因此，无论从环境保护还是资源利用的角度来看，废旧电池都需要回收再生。
目前，锂离子电池的回收方式主要有火法回收、湿法回收和直接修复等。 但对于磷酸铁锂电池来说，它们在回收方面面临着诸多挑战。
首先，磷酸铁锂材料性能稳定，难以通过火法、湿法等方式回收。 其次，传统的回收方法工艺复杂、能耗高、所得产品纯度低。
第三，磷酸铁锂中贵金属含量低，回收成本高但回报率很低。
此外，传统的回收方法侧重于回收金属含量和经济效益较高的正极材料。 不能充分考虑低附加值的负极材料、隔膜、电池壳等部件，很容易造成新的环境问题。
因此，有必要从磷酸铁锂电池回收的整体情况出发，开发简单便捷的回收方法，实现回收产品的高价值。 同时，有效利用附加值较低的零部件，扩大其用途。
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基于摩擦纳米发电机的全电化学回收
基于此，团队开展了这个项目。 他们认为，一个有意义的课题需要从社会生产需求出发，着力解决社会生产生活中的瓶颈问题，立足并发挥自身优势和专长，最终实现科技突破和实用化。
由于该项目面向工业生产和社会生活中的突出问题，他们在项目初期就确立了“立足锂电池回收，设计新模式，发展前沿技术”的理念。
同时，基于实验室在锂离子电池、摩擦纳米发电机、自驱动系统、自驱动电化学方面的扎实基础，他们选择了“基于摩擦纳米发电机的自驱动废旧磷酸铁锂电池回收系统”主题。
团队成员具有化学、材料、物理、电子、机械等不同背景，研究课题也各有侧重点。 通过此，他们明确了本课题的思维导图，并不断将研究目标从“电化学回收沉积”升华到“自驱动电化学回收”，直至细化最终的研究目标：“基于摩擦纳米发电机的全电化学回收”。
（来源： ＆ ）
研究中，研究团队从磷酸铁锂电池回收的整体情况出发，论证了磷酸铁锂电池回收过程中各成分的回收和再利用，系统解决了磷酸铁锂电池的回收问题。
即针对锂电池回收领域产品纯度低、工艺复杂、能耗高、注重正极材料回收而忽视其他材料等缺点，开发了一种新型电化学回收系统，以简化锂电池回收过程。回收过程，从而有效提高回收产品的纯度。 回收的产品用于重新制备磷酸铁锂正极材料，并与废弃石墨负极重新组装成全电池，实现了正负极材料的循环利用。
同时，还利用多种材料的摩擦纳米发电机的特点，利用废电池壳、隔膜、集流体等部件设计摩擦纳米发电机。 它利用摩擦纳米发电机收集环境中的机械能并将其转化为电能。 从而为电化学回收装置提供动力，实现自驱动废旧磷酸铁锂电池回收系统的构建。
同时，由于化学试剂用量的减少、工艺流程的简化以及采用自驱动系统设计方法，可以提高该回收系统的生产率，同时也可以降低生产成本。减少。
（来源： ＆ ）
王杰说：“由于这项研究涉及大量的验证过程，每次在实验室开始实验时，路过的实验室成员都会好奇地问一些问题，比如这些瓶瓶罐罐是什么？为什么会变黄？” ？这种反应的原理是什么？每个人都像好奇的婴儿一样探索未知。” 完成一系列实验后，他们开始写论文。
最终，相关论文发表于&（IF 32.5），标题为“Self-of Waste Iron 磷酸铁电池使用摩擦纳米发电机回收废旧磷酸铁锂电池”。 张为第一作者，王杰为通讯作者[1]，中国科学院院士王忠林为共同作者之一。
图| 相关论文（来源：&）
然而，该团队在锂电池回收方面仍处于起步阶段。 随着研究的深入，他们发现有很多细分的研究方向。
例如，对于正极材料，虽然该系统具有产品纯度高、操作简便的优点，但是否可以在不区分材料类型的情况下一次性高效回收所有元素？ 这仍然是一个悬而未决的问题。
另外，对于电解液，我们能否找到合适的催化剂，通过简单的处理，将其降解为无害物质？ 而锂电池回收材料的出路在哪里？ 实现更高价值利用率的途径有哪些？ 不能做成电池或者其他功能材料吗？ 这些都是他们将要探讨的问题。
参考：
1. 张 B.、何 L.、王 J.、刘 Y.、薛 X.、何 S.、... 和王 ZL (2023)。 自废铁经。 &，16(9)，3873-3884。