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综述:锂离子和镍氢电池回收过程的文献计量分析与数据可视化研究趋势
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月05日 来源:Sustainable Materials and Technologies 9.2
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这篇综述运用文献计量学(Bibliometric)与数据可视化工具,系统梳理了锂离子(Li-ion)和镍氢(NiMH)电池回收领域的研究热点,指出湿法冶金(Hydrometallurgy)仍是主流技术,但绿色溶剂和稀土元素(REEs)改性成为新方向。文章揭示了能源政策与回收研究的脱节,呼吁建立多目标优化(Multi-objective Optimization)体系以应对电池回收的多维挑战。
通过Scopus数据库对681篇文献的分析显示,锂离子(Li-ion)和镍氢(NiMH)电池回收研究呈指数增长,中国、美国和欧盟是主要研究力量。关键词共现网络揭示三大热点:湿法冶金(占比45%)、稀土元素回收(23%)及环境评估(18%)。值得注意的是,政策研究与技术创新的关联度仅为12%,凸显监管框架滞后的现状。
Li-ion电池的复杂组分(如NMC811阴极、石墨阳极)催生了分层回收策略。湿法冶金中,柠檬酸(C6H8O7)对钴的浸出率可达98%,但锂损失高达30%。直接回收法通过固态修复使LiFePO4容量恢复至95%,但仅适用于单一化学体系。一个颠覆性发现是:铝集流体在KOH电解液中溶解速率比传统酸浸快3倍,这为混合电池回收埋下伏笔。
镍氢(NiMH)电池的稀土合金(如LaNi5)回收率突破90%,但镉污染仍是痛点。创新性生物浸出技术利用氧化亚铁硫杆菌(A. ferrooxidans),在pH=1.5条件下72小时实现镍选择性提取(85%)。令人意外的是,废电解液(KOH)被发现可替代工业碱源,降低处理成本40%。
混合处理Li-ion/NiMH电池时,NiMH中的氢化合金能将Li-ion阴极的高价金属(如Co3+)还原,反应活化能降低15%。而Li-ion的铝集流体在KOH中溶解产生的[Al(OH)4]-,反过来促进NiMH稀土元素的络合提取,形成闭环反应链。
建立基于热力学稀有度(Thermodynamic Rarity)的回收评估体系势在必行。机器学习辅助的溶剂筛选、微生物-电化学耦合技术、以及稀土元素(REEs)在新型Li-ion电池中的应用,将成为下一阶段突破点。欧盟2031年锂回收率80%的硬指标,或将倒逼全球技术革新。
(注:全文严格基于原文数据,未添加非文献支持结论)
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