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為滿足現代交通電氣化的需求，鋰離子電池（LIBs）進入了空前消耗的階段。回收友好設計從本質上促進了自然資源的長期可持續利用，減少了廢鋰離子電池對環境的不利影響，并提高了回收的經濟可行性。

在此，美國阿貢國家實驗室陸俊研究員、澳大利亞格里菲斯大學張山青教授等人提出了鋰離子電池的智能輔助預設計，包括電池管理系統和電池化學設計。作者首先介紹了當前廢電池最先進的回收工藝：

路徑1：基于冶金的回收 (MBR)，涉及高能耗和高污染生產（但勞動力成本和選擇性低）；

路徑2：人工輔助直接回收（HADR），回收流程環保，包括收集、人工分揀拆解、分離、再生、新電池生產（收集、分揀、拆解環節人工成本高）。

圖1. 當前最先進的廢電池回收工藝

因此，作者在經濟和環境可持續（EES）回收場景中提出了智能引導的“再利用-翻新-回收”策略（“3R”策略），包括數字孿生電池、智能電池系統、材料分離和可持續電極設計在內的智能輔助預設計將成為“3R”策略的重要推動因素。這些設計可以顯著提高 LIB 回收率，實現真正可再生和可持續的電池經濟。

此外，這些戰略將使政府能夠制定強有力的法規和標準，以解決環境問題，并在全球范圍內大規模生產LIB時最大限度地減少自然資源的使用。

圖2. 經濟和自然可持續回收中的“3R”戰略

圖3. 用于改進可追溯性和電池管理系統的智能輔助預設計

Intelligence-assisted predesign for sustainable recycling of lithium-ion batteries and beyond, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE01812D

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陸俊/張山青EES: 鋰離子電池及其他可持續回收利用的智能輔助預設計

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