周光敏/梁正EnSM：将废旧LiCoO2直接绿色转化为高性能LiCoO2正极

2023年10月11日上午9:54 • 电池顶刊, 顶刊解读 • 阅读 24

钴酸锂（LiCoO₂）是最广泛用于智能手机和笔记本电脑电池的正极材料。随着便携式电子产品的快速发展，每年产生超过10万吨的废锂离子电池（LIBs）。传统的电池回收工艺包括火法冶金和湿法冶金工艺，主要目的是从废LIBs正极中提取有价值的金属成分，这需要高温还原和/或酸/碱化学品来破坏正极中的共价键并将其转化为原子以进一步提取。前者能耗高，后者产生大量废水，不仅会增加成本，而且会破坏环境。此外，传统的回收从废电池正极开始，以锂/钴盐告终，这是不可持续的。

清华大学深圳国际研究生院周光敏、上海交通大学梁正等提出了一种不同的回收策略，即将降解的LiCoO₂直接转化为高压LiCoO₂正极材料，具有闭环和绿色过程。

在硫酸铵的帮助下，LiCoO₂的分解温度降至400℃以下。废LiCoO₂正极在低温焙烧后转化为可溶性组分，然后在水中浸出并通过添加廉价的碳酸钠进行分离。锂组分最终通过选择性蒸发转化为Li₂CO₃，钴组分以Co₃O₄形式提取，然后用于合成高压LiCoO₂。

锂和钴的回收率分别达到91.3%和93.5%，并且由于使用低成本试剂和水作为浸出剂，回收过程的潜在收益估计达到6.94美元/公斤电池。

周光敏/梁正EnSM：将废旧LiCoO2直接绿色转化为高性能LiCoO2正极

图1. 回收过程示意图及此方法的估计成本、产品价值和潜在利润

此外，来自废正极直接转化的LiCoO₂在4.5 V下也表现出优异的循环性能，100次循环后容量保持率高达97.4%，甚至优于原始LiCoO₂。

综上所述，将废正极直接转化为回收效率高、能耗低、不产生废水、无腐蚀性且试剂价格低廉的高性能LiCoO₂，为锂离子电池的回收利用开辟了新的方向。

周光敏/梁正EnSM：将废旧LiCoO2直接绿色转化为高性能LiCoO2正极

图2. 回收LiCoO₂的电化学性能

Direct Conversion of Degraded LiCoO2 Cathode Materials into High-Performance LiCoO2: A Closed-Loop Green Recycling Strategy for Spent Lithium-Ion Batteries. Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.12.013

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