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吉大/天工大/蘇大JACS：通過析氫催化劑重建實現(xiàn)鋰離子電池金屬的完全回收

電動汽車的大規(guī)模采用和有限金屬資源的枯竭使得回收鋰離子電池（LIB）勢在必行。然而，目前的火法冶金和濕法冶金回收路線主要針對LiCoO₂開發(fā)，能源投入大，加工過程繁瑣；因此，迫切需要替代的多功能和綠色方法。

在此，吉林大學于吉紅，天津工業(yè)大學梅東海，蘇州大學張偉等人報告了一種通用的策略，通過催化劑重建回收LIBs。具體而言，層狀、尖晶石和多陰離子氧化物正極材料作為催化劑，在質子或氫氧化物離子的輔助下，在結構上轉化為氫氧化物，有助于完全提取金屬(例如，Li、Co、Ni、Mn、Fe)，高浸出率接近100%。

因此利用析氫反應（HER）作為概念證明，該工作探索了一種通過催化劑重構從鋰離子電池中完全回收金屬的新策略。

圖1. 制備流程

總之，該工作采用LIBs的正極催化反應，近100%的金屬（例如Li、Fe、Co、Ni和Mn）隨著催化劑重構為氫氧化物而被提取。研究表明，催化劑重構回收是由質子或氫氧根離子輔助的。這種綠色氫耦合回收方法通常適用于所有主要類型的正極，包括聚陰離子、層狀和尖晶石氧化物，例如LiCoO₂、LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂、LiNi_0.33Mn_0.33Co_0.33O₂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂、LiMn₂O₄和LiFePO₄，并可擴展到實際用過的軟包電池。

因此，該種回收策略可以利用報廢LIBs的剩余電能，并與綠色氫氣生產相結合。為開發(fā)金屬浸出和回收的綠色替代品提供了方法和概念上的突破。

圖2. 軟包電池LNMC532的回收

Complete Metal Recycling from Lithium-Ion Batteries Enabled by Hydrogen Evolution Catalyst Reconstruction, Journal of the American Chemical Society 2023 DOI: 10.1021/jacs.3c10188

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