廢鋰離子電池含有貴金屬，為了回收利用，這些金屬很難相互分離。廢舊電池是這些金屬的可持續(xù)來源，尤其是鈷和鎳，但目前用于分離它們的方法存在環(huán)境和效率方面的缺陷。一項(xiàng)新技術(shù)使用電化學(xué)來有效地分離和回收金屬，使廢電池成為鈷和鎳的高度可持續(xù)的二次來源，鈷和鎳的儲(chǔ)量目前正在減少。

由伊利諾伊大學(xué)香檳分校化學(xué)和生物分子工程教授肖蘇領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究使用選擇性電沉積從商業(yè)來源的鋰鎳錳鈷氧化物（或NMC）電池電極中回收有價(jià)值的金屬。該方法發(fā)表在《自然通訊》雜志上，從廢NMC電極廢物中分別生產(chǎn)出純度約為96.4%和94.1%的鈷和鎳的最終產(chǎn)品。

蘇說，鈷和鎳具有相似的電化學(xué)特性——或標(biāo)準(zhǔn)的還原電位——這使得化學(xué)家很難從電池電極中回收每種金屬的純形式。

“有多種方法可用于從電池電極中回收鈷和鎳，但它們都有缺點(diǎn)，”蘇說。“大多數(shù)需要能源密集型高溫工藝或強(qiáng)溶劑，這會(huì)帶來處理挑戰(zhàn)。該行業(yè)需要不會(huì)引起額外問題的方法，如高能耗或有毒廢物。”

這項(xiàng)研究的獨(dú)特之處在于該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了可調(diào)節(jié)的液體電解質(zhì)和電極上的聚合物涂層。

在實(shí)驗(yàn)室中，研究人員將電解質(zhì)-聚合物方法與完全放電的NMC電池電極的拆卸、浸出和液化組件相結(jié)合。通過調(diào)整電解質(zhì)的鹽濃度和聚合物涂層的厚度，研究人員注意到通過連續(xù)電沉積在電極表面積累了不同的鈷和鎳沉積物。在該過程結(jié)束時(shí)，電極已經(jīng)收集了高純度的鈷和鎳涂層。

研究報(bào)告稱，對新方法的經(jīng)濟(jì)分析表明，一旦綜合考慮材料收入、材料成本和能源消耗，它與當(dāng)前的鋰電池回收方法相比具有競爭力。

“未來需要對該過程進(jìn)行進(jìn)一步的工程優(yōu)化，但第一個(gè)概念驗(yàn)證研究證實(shí)低溫鈷和鎳電化學(xué)回收是可能的，”蘇說。“我們非常興奮，因?yàn)檫@項(xiàng)研究展示了一個(gè)很好的例子，說明可持續(xù)電力驅(qū)動(dòng)分離被用于回收電化學(xué)電池。”

蘇還隸屬于貝克曼先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所，也是伊利諾伊州土木與環(huán)境工程教授。這項(xiàng)工作由伊利諾伊州博士后研究助理KwiyongKim領(lǐng)導(dǎo)，研究生DarienRaymond和RiccardoCandeago也做出了貢獻(xiàn)。