中國研究人員開(kāi)發(fā)出一種簡(jiǎn)單、高效、廉價(jià)且環(huán)保的廢舊鋰離子電池 (LIB) 可持續回收工藝。除檸檬酸外，無(wú)需添加任何化學(xué)品即可浸出并分離 NCM 電池中所含的 99% 以上的鋰、鎳、鈷和錳金屬。所得回收材料可直接轉化為 NCM 電極。
有關(guān)這項工作的論文發(fā)表在《應用化學(xué)》雜志上。
大多數回收工藝都存在能耗高、排放量高、回收材料有限或質(zhì)量低等問(wèn)題?；蛘咝枰罅炕瘜W(xué)品，工藝復雜且成本高，會(huì )產(chǎn)生有毒氣體和廢水。使用檸檬酸等生物相容性酸浸出是這些工藝的替代方法之一。然而，傳統工藝(螯合凝膠工藝)需要大量過(guò)量的酸，并且必須不斷用氨水調節 pH 值——工藝復雜且不太環(huán)保。
由周廣民和劉瑞平領(lǐng)導的中國礦業(yè)大學(xué)(北京)、福州大學(xué)、北京化工大學(xué)和深圳清華大學(xué)團隊現已開(kāi)發(fā)出一種基于檸檬酸的新型方法，用于從 NCM 陰極中提取、分離和回收金屬。NCM 是一種含有鎳、鈷和錳的混合氧化物，具有層狀結構。鋰離子被封閉在層間。
與傳統方法中用過(guò)量檸檬酸浸出不同，該團隊使用了相對較少的量。因此，檸檬酸中的三個(gè)酸基中只有兩個(gè)會(huì )分離。釋放的質(zhì)子會(huì )破壞鋰-氧鍵，將鋰離子從 NCM 釋放到溶液中。其他金屬離子和氧離子之間的鍵也會(huì )斷裂。
鎳、鈷和錳進(jìn)入溶液，它們被檸檬酸陰離子結合成穩定的復合物。然后檸檬酸的第三個(gè)酸基與同一分子上的羥基發(fā)生反應。在分子內酯化(費歇爾內酯化)反應中發(fā)生環(huán)閉合。
這有助于中間體相互反應生成聚酯，聚酯凝固成易于分離的固體顆粒。能耗和二氧化碳排放量明顯低于傳統濕法冶金回收工藝。
隨后加熱凝膠以燒掉有機碎片，形成新的 NCM 層狀結構，其中包含鋰離子，可用作優(yōu)質(zhì)電極材料。
