通过配对电解技术从废旧电池中回收阴极材料和塑料芯材

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Cathode and Plastic Corecycling from Spent Batteries via Paired Electrolysis

锂离子电池回收面临资源可持续与环境污染挑战，本研究提出配对电解协同回收策略，同步提取阴极金属（回收率近100%）及聚合物（升级为碳酸钾和对苯二甲酸），较传统方法节电35%，单吨电池回收创收813.20美元，减排1.10-2.80吨CO?，实现经济与环境双重效益。

　　

锂离子电池（LIBs）产量的不断增加对金属资源的可持续性和生态环境稳定性构成了严重挑战，因此对废旧LIBs的回收变得十分紧迫。然而，现有的回收方法存在污染严重、能耗和化学消耗较高的问题，并且仅关注正极金属，而忽视了塑料等非金属成分，这些非金属成分约占电池重量的10.9%。本文提出了一种耦合电解再循环（ECO）策略，能够同时从废旧LIBs中回收关键金属和聚合物材料。该方法结合了正极材料的电化学还原与塑料的氧化降解过程：塑料的氧化作用作为质子来源，有助于实现金属的完全提取并减少酸的消耗，从而实现金属和塑料的可持续再循环。以锂钴氧化物（LCO）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为实验对象，我们展示了接近100%的金属回收率，以及塑料成功转化为高价值化学品（如二甲酸钾和对苯二甲酸）的过程。与传统电化学方法相比，ECO策略使电池电压降低了约510 mV，节能效果达到35%。使用该方法回收一吨废旧电池可产生813.20美元的净收益，远高于火法冶金（245.60美元）、湿法冶金（327.70美元）和传统电化学方法（709.60美元）。此外，该策略还能减少1.10–2.80吨的二氧化碳排放。这种适用于多种正极材料的再循环策略为LIBs回收及其它相关领域提供了一种可扩展、经济可行且环境友好的解决方案。