《Waste Management》：Sustainable discharge of lithium-ion batteries using coconut water: a natural alternative to chloride-based electrolytes
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椰子水作为天然可降解电解质替代传统氯化物溶液，有效安全地中和锂离子电池，28小时内完全放电且无腐蚀，过期样品性能稳定，适用于循环经济背景下的电池回收。
赫尔顿·罗格·雷加蒂埃里（Helton Rogger Regatieri）|雨果·费雷拉·多斯桑托斯（Hugo Ferreira dos Santos）|鲁安·维尼修斯·罗查·达马塞诺（Ruan Vinícius Rocha Damaceno）|恩里克·塞萨尔·林哈雷斯·阿尔梅达（Henrique Cesar Linhares Almeida）|若泽·里卡多·塞萨尔·萨尔加多（José Ricardo Cezar Salgado）
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摘要
在回收之前对锂离子电池（LIBs）进行中和是避免短路、热失控或有毒排放的关键安全步骤。传统方法通常依赖于基于氯化物的水溶液，如NaCl或KCl，由于其高离子导电性而加速电池放电。然而，这些电解质存在腐蚀和环境污染的风险。本研究探讨了椰子水作为天然且可生物降解的替代品来放电LIBs的可能性。在受控实验室条件下，评估了NaCl和KCl（1.0–3.0 mol L?1）的水溶液以及过期和未过期的商业椰子水。结果表明，椰子水的放电速度较慢但稳定，能够在28小时内完全中和电池，且没有出现外壳腐蚀的迹象。其离子成分（主要是K+）足以支持低风险、长时间的放电过程。此外，过期的椰子水与未过期的样品表现相似，表明其适合用于食品级废弃物的再利用。这项工作强调了椰子水作为一种经济高效且可持续的替代品，适用于分散式回收流程，符合循环经济原则，减少了电池生命周期管理对环境的影响。
引言
锂离子电池（LIBs）目前是便携式电子设备、工业工具、医疗设备和关键能源基础设施中主要的电化学储能技术。它们的广泛应用归功于显著的技术优势，包括高能量密度、低自放电率和长使用寿命（Goodenough和Park，2013年；Nitta等人，2015年）。
LIBs的工作原理涉及锂离子在电极之间的可逆传输，这一过程由易挥发和易燃的有机电解质介导，这些电解质通常由溶解在碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯等溶剂中的锂盐组成（He等人，2019年；Roy等人，2021年）。尽管这些系统效率很高，但由于含有活性金属、易燃有机溶剂和具有活性电化学势的残留电解质，电池的生命周期管理仍面临环境和安全挑战（Harper，2019年）。
为确保LIBs的安全处置或回收，必须在受控条件下完成完全放电。中和步骤（也称为被动放电）可以降低短路、热点燃以及后续拆解和处理过程中释放有毒蒸汽的风险（Torabian等人，2022年；Li等人，2019年；Amalia等人，2023年；Murashko，2016年）。最常用的方法是将电池浸入含有无机盐（如氯化钠NaCl或氯化钾KCl）的水溶液中，这些盐具有高离子导电性，可加速电势的消散（Amalia等人，2023年）。
尽管这些合成盐类电解质效果显著且易于获取，但它们也存在一些局限性。高浓度的氯离子（Cl?）可能会在金属电池组件（尤其是铝和铁）上引起局部腐蚀，并损害层压包装的完整性（Lu等人，2013年）。此外，残留溶液的处置需要采取特定的环境预防措施，如必要时进行pH值中和和废水处理，这可能会增加运营成本并限制其可扩展性或分散式使用（Torabian等人，2022年）。
鉴于这些局限性，寻找更安全、更可持续且经济可行的中和方法变得越来越重要。循环经济模式强调废物再利用和减少环境影响，这激发了对合成电解质替代品的探索。在这种情况下，椰子水作为一种天然来源的溶液显得很有前景，它在热带地区广泛存在，成分包括钾、钠和有机酸（Prades等人，2012年；Pereira和Ortega，2012年）。与传统基于氯化物的放电介质不同，椰子水是一种多组分、微酸性的水电解质，其电化学行为不能仅用碱金属离子浓度来解释。此外，椰子水是一种食品副产品，通常在过期后被丢弃，使其成为可持续电池放电应用的理想候选者。
本研究旨在评估椰子水（包括过期样品）作为LIBs可持续放电介质的效率。目的是将其性能与合成的NaCl和KCl溶液进行比较，包括放电速度、电化学稳定性、腐蚀影响和操作可行性。通过提出一种可生物降解且天然来源的替代品，本研究旨在为小规模或分散式电池处置和回收提供更安全、更环保的方法。
电池特性与电解质选择
本研究使用的所有LIBs均为棱柱形手机电池，正极材料为锂镍锰钴氧化物（NMC）。这些电池来自巴西联邦税务局，该机构通过海关执法行动没收了大量电子产品。所有电池均来自同一品牌、型号和批次，以确保材料的一致性。实验前，对电池进行了称重和标记以便追溯。初始充电状态通过
水电解质中的放电效率和腐蚀行为
蒸馏水在整个监测期间表现出极低的电化学活性，这与其极低的离子导电性（约0.6 μS cm?1）以及缺乏能够维持电荷传输的解离物质一致（Nitta等人，2015年；Torabian等人，2022年；Murashko，2016年；Ojanen等人，2018年）（图1）。没有明显的电压下降表明在这些条件下没有发生自放电现象，从而验证了蒸馏水作为
结论
研究结果表明，椰子水是传统盐基电解质在技术上和环境上可行的替代品，适用于锂离子电池的放电。尽管其放电速度较慢，但在28小时内的稳定、可预测和安全性能与电池回收中常用的被动处理方法相兼容。在本研究的范围内，椰子水特别适合用于低风险、低电流和小规模的电池预处理
作者贡献声明
赫尔顿·罗格·雷加蒂埃里（Helton Rogger Regatieri）：撰写初稿、方法论、数据分析、概念构思。雨果·费雷拉·多斯桑托斯（Hugo Ferreira dos Santos）：撰写、审稿与编辑、方法论、概念构思。鲁安·维尼修斯·罗查·达马塞诺（Ruan Vinícius Rocha Damaceno）：撰写、审稿与编辑、方法论、概念构思。恩里克·塞萨尔·林哈雷斯·阿尔梅达（Henrique Cesar Linhares Almeida）：撰写、审稿与编辑、方法论、概念构思。若泽·里卡多·塞萨尔·萨尔加多（José Ricardo Cezar Salgado）：撰写、审稿与编辑、监督、资金获取、概念构思。
资助
作者感谢CNPq（项目编号#405065/2021-3）和Araucária基金会的财政支持。本工作还得到了高等教育人员改进协调机构（CAPES）的支持。作者还要感谢拉丁美洲一体化联邦大学（UNILA）提供的财政支持和设施，以及PRPPG、PPGIES和SACT的支持。
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：若泽·里卡多·塞萨尔·萨尔加多（Jose Ricardo Cezar Salgado）表示获得了拉丁美洲一体化联邦大学的财政支持；若泽·里卡多·塞萨尔·萨尔加多还表示获得了国家科学技术发展委员会的财政支持。如果还有其他作者，他们声明自己没有已知的财务利益或个人关系
