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廢電池造成的污染正在引發環境危機，推動了創新回收和升級回收方法的發展。常規回收技術受到高污染、低效率、產品利用率低等技術壁壘的困擾。

在此，北京理工大學陳人杰教授、李麗教授等人報道了一種創新和可持續的方法，將正極廢料原位選擇性和精確地回收成高附加值的過渡金屬氧化物，并深入驗證其作為鋰離子電池（LIB）負極的適用性。

作者發現ZnSO₄可以在高溫下將老化的LiMn₂O₄粉末轉化為納米ZnMn₂O₄，當用作LIB的負極材料時，納米ZnMn₂O₄在60次循環后具有961 mAh g^-1的高循環耐久性。以5 A g^-1循環后，它甚至貢獻了838 mAh g^-1的放電容量。這種獨特的選擇性轉換技術歸因于共八面體保留轉換，可用于從老化的電池中獲得各種負極材料。

圖1. 回收制備的納米ZnMn₂O₄負極的電化學性能

經濟和環境評估發現，與從原始礦石中獲得的材料相比，這種廢物轉化為材料的回收過程具有顯著的環境效益并降低了能源消耗。與傳統的濕法和火法冶金技術相比，它通過減少能源使用和CO₂排放提供額外的經濟和環境效益。

此外，據調查與Mn相比，每項與Co相關的操作都需要更多的能源、產生更多的廢氣排放且相關的活動消耗更多的資源。因此，這項工作不僅為老化電池材料的回收提供了一條一步到位的途徑，而且為負極材料的制備和應用提供了新的思路。

此外，更多地研究如何減少礦物冶煉的能源消耗和環境影響，將放大這種選擇性回收過程的優勢并為其工業部署鋪平道路。

圖2. 該回收方法的經濟和環境評價

Sustainable Recycling of Cathode Scrap towards High-Performance Anode Materials for Li-Ion Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202103288

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陳人杰/李麗AEM: 高效選擇性回收正極廢料獲得高性能鋰電負極

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