随着全球电动汽车与可再生能源储能市场的迅猛发展，锂离子电池（LIBs）的需要出现发作式增长。通常LIBs的使用寿命在5至10年，将来几年将迎来大规模电池退役潮。据预测，到2030年，全球废旧LIBs总量将突破200万吨。若措置不当，这些废旧电池中所含的有害物质将对环境与人体健全组成严沉威胁。另一方面，废LIBs中锂、钴、镍、锰蹬仔价金属的含量显然高于天然矿石，高效回收有助于缓解我国对战术金属资源的进口依赖，因而发展绿色、高效的废LIBs回收技术已成为当前火急需要。

近日，亿万先生MR资料科学与工程学院高彦峰教授团队在《中国科学：技术科学》上颁发了题为“废锂电池中有价金属的绿色回收技术钻研进展”的综述论文，系统梳理了该领域的最新科研进展与技术路线。论文从预处置、火法冶金、湿法冶金以及直接再生等多个维度，全面分析了各类回收技术的钻研近况与发展潜力，并从热力学与动力学角度深刻探求了火法和湿法工艺的关键机造，提出了在维持高回收效能的同时进一步提升环境敦睦性与经济可行性的优化战术。

图1 废锂电池化学放电步骤

论文出格强调了直接再生技术在处置废旧正极资料方面的显著优势。选取深共晶溶剂（DESs）系统，可在和善前提下实现活性物质的高效浸出与结构再生，预防传统步骤的高能耗与二次传染问题。文章还从全性命周期评估的角度，对直接再生工艺的经济效益和环境可持续性进行了综合论说。

直接再生是一种基于正极资料失效机造的新型回收战术，旨在通过结构建复与组分调控复原其电化学机能，同时维持原有化学组成与宏观结构。LIBs的失效多源于循环过程中的晶体结构畸变与活性锂损失，层状结构资料（如LiCoO?）尤为典型，常见问题蕴含层间塌陷、相变和金属离子溶出等。直接再生工艺重要蕴含脱锂、晶格建复和再锂化三个主题步骤，并通过表表包覆等后处置方式进一步提升资料的循环不变性与电化学机能。目前，该技术已成功利用于LiFePO?、LiCoO?及三元资料（NCM）等多种典型正极的再生，建复步骤涵盖固相烧结、共晶熔盐锂化、水热法、电化学还原及其他新兴绿色技术，展示出辽阔的利用远景。

图2 直接再生废锂离子电池的示意图

本综述系统分析了锂电池正极资料回收的全流程，沉点总结了预处置、浸出与提纯阶段的钻研进展，并从热力学与动力学角度探求火法与湿法冶金机造，为发展绿色可持续回收技术提供理论凭据。直接再生技术虽可有效回收有价成分，但在可扩大性、选择性和循环性方面仍面对挑战。推动锂电回收系统发展，需两全成本效益，优化物质-能量-成本流系统分析，研发绿色新工艺如深共晶溶剂（DESs）以代替传统步骤，并通过简化步骤、降低能耗和削减试剂使用以实现现有工艺的“减法”优化。直接再生法凭借低能耗、低环境负荷和直接再生的优势，有望成为主流回收技术，但仍需不休改进以适应正极资料机能的提升，确保再生资料达到贸易利用水平。

高彦峰教授团队持久致力于先进节能资料与储能技术的钻研，近年来萦绕钠离子电池、液流电池贾离子电池的再生与回收关键技术发展系统工作，着力解决高容量储能电池中离子失活、结构衰退等主题问题，为推动绿色低碳能源转型、提升战术金属资源循环利用能力做出了沉要贡献。

本次颁发于《中国科学：技术科学》的综述论文，由亿万先生MR资料科学与工程学院高彦峰教授担任通讯作者，博士钻研生许金妹为第一作者。该钻研得到了上海市科技创新行动打算协同创新专项（编号：23xtcx00800）的赞助。

原文链接：https://doi.org/10.1360/SST-2024-0272