废旧锂离子电池中阴极金属助力沸石提升 CO2捕获性能：开启环保新征程

随着锂离子电池（LIBs）广泛应用，其回收问题凸显。研究人员用 LIBs 浸出液对不同沸石进行离子交换，研究其对 CO2吸附性能的影响。结果发现沸石 A 突破容量提升显著。该研究为 LIBs 金属回收和 CO2捕获提供新思路。

　　在当今科技飞速发展的时代，锂离子电池（LIBs）凭借高能量和功率密度、轻质设计、长存储时间及长寿命等优势，广泛应用于电子设备和电动汽车领域，还在电网中助力可再生能源的捕获，为可持续发展贡献力量。然而，LIBs 的生产会排放全氟和多氟烷基物质（PFAS），危害人类健康和环境，电池中过渡金属的泄漏也会污染人类栖息地，并且开采和制造 LIBs 成本高昂，金属的损失十分浪费。传统的 LIBs 回收方法主要有火法冶金和湿法冶金，火法冶金存在高温、真空环境要求高、成本高、需进一步精炼分离且会排放有毒气体等问题；湿法冶金虽有操作温度低、回收效率高、能耗低等优点，但使用的强酸存在环境风险且需后处理。

在此背景下，胡志明市工业大学（Ho Chi Minh City University of Technology，HCMUT）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们创新性地利用废旧锂离子电池中的金属来改性不同类型沸石的 CO₂捕获能力，旨在探索一条既环保又高效的新路径。研究最终发现，在几种参与实验的沸石中，只有沸石 A 在离子交换后突破容量显著提升，这一成果为 LIBs 金属回收再利用和增强 CO₂吸附能力提供了新方向，研究成果发表在《Environmental Research》上。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，通过湿法冶金的方式，使用 H₂SO₄和 H₂O₂的混合物从电池中浸出金属，获得浸出液。接着，对离子交换后的沸石进行表征分析，利用扫描电子显微镜（SEM）观察其微观形貌，能量色散谱（EDS）分析元素组成，X 射线衍射（XRD）分析晶体结构 。

研究结果如下：

• 材料合成与选择：研究人员依据文献方法合成了沸石 X、沸石 P、ZSM - 5、介孔沸石 X，并购买了商业沸石 A。这些沸石因结构差异、制备的可行性和可用性，以及在离子交换对 CO₂捕获能力研究中的常见性而被选用。
• CO₂吸附性能研究：研究考察了 LIBs 浸出液中离子浓度对五种不同类型沸石（沸石 X、沸石 A、ZSM - 5、沸石 P 和介孔沸石 X）吸附 CO₂/N₂混合物（3% CO₂）容量的影响。结果显示，大多数沸石的 CO₂捕获能力无显著改善，但沸石 A 的突破容量在离子交换后有所增强。研究人员还使用 Bohart - Adams 模型对沸石 A 突破曲线（突破点低于 10% 的数据点）进行有效建模。

研究结论表明，利用废旧锂离子电池阴极中的有价值金属通过离子交换法改性沸石的 CO₂捕获性能是可行的。沸石 A 在这一过程中表现出独特优势，其突破容量的提升意味着在工业应用中，在吸附剂再生前能够捕获更多的 CO₂，这对于实现净零排放目标具有重要意义。同时，该研究也为锂离子电池金属回收开辟了新的应用方向，为解决环境和资源问题提供了新的思路，有望推动相关领域进一步探索和研究更高效、更环保的技术和方法。