回收和重复使用旧的阴极来制造新的锂离子电池
加利福尼亚圣地亚哥大学的纳米工程师已经开发了一种节能的回收工艺，可以从废旧锂离子电池中回收使用过的阴极，使其工作与新的一样好。该方法包括从废旧电池中收集退化的阴极颗粒，然后煮沸和热处理它们。研究人员使用再生阴极制造新电池。充电存储容量，充电时间和电池寿命都恢复到原来的水平。
这项工作提出了一个关于锂离子电池的环境问题的解决方案：当它们磨损时如何处理它们。目前，使用过的锂离子电池中有不到5％被回收利用。
“考虑到未来数百万吨锂离子电池的浪费，特别是随着电动汽车的兴起，以及锂和钴等珍贵资源的枯竭 - 这些资源的开采将会污染我们的水和土壤。可以可持续地收集和再利用旧电池的材料，我们可以防止这种重大的环境损害和浪费，“加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授Zheng Chen说。
加州大学圣地亚哥分校可持续发展和能源中心的陈先生说，这项工作也可以解决与电池浪费相关的经济问题。他说：“锂，钴和镍的价格已经大幅上涨，回收这些昂贵的材料可以降低电池成本。
最近在绿色化学中发表的新的回收方法可用于回收和恢复被称为锂钴氧化物的锂离子电池正极材料，其被广泛用于包括智能手机和笔记本电脑的消费电子设备中。该方法也适用于大多数电动车辆中使用的含有镍，锰和钴的流行锂电极NMC。
该方法包括首先从废锂离子电池收集阴极颗粒。然后研究人员将阴极颗粒加热到含有锂盐的热碱性溶液中，这种溶液可以循环使用并重复使用以处理更多批次。之后，颗粒经历短暂的退火过程，在该过程中，它们被加热到800℃，然后非常缓慢地冷却。
研究人员从再生颗粒制造出新的阴极，然后在实验室内的电池中进行测试。新的阴极显示与原件相同的储能容量，充电时间和使用寿命。
Chen指出，这个过程有一个有趣的地方，就是它与原来的阴极颗粒本质上是一样的。他说：“我们可以通过采取相同的处理步骤简单地恢复退化的材料。
当锂离子电池耗尽时，阴极材料失去一些锂原子。阴极的原子结构也发生变化，使得离子进出的能力降低。陈氏集团开发的回收过程，将阴极的锂浓度和原子结构恢复到原来的状态。
总的来说，回收过程使用5.9兆焦耳的能量，相当于一杯汽油四分之三的能量，以恢复一公斤的阴极材料。正在开发的其他几种锂离子电池阴极再循环工艺使用的能量至少是其两倍。
目标是优化工业规模的这个过程。陈的团队正计划与亚洲的电池公司合作。 Chen说，一个特别的领域是阴极收获。现在，粒子必须从电池的其余部分手动挑出。研究人员正在简化这一步骤，以使整个过程在工业上可行。
陈的团队正在精炼这个过程，以便它可以用来回收任何类型的锂离子电池正极材料，除了钴酸锂和锂NMC。陈说：“目标是使这个阴极的一个普遍的回收过程。该团队还在制定回收废旧阳极的流程。
