研究内容

电动汽车的大规模采用和有限金属资源的消耗使得回收锂离子电池(LIBs)势在必行。然而，目前火法冶金和湿法冶金的回收路线主要针对LiCoO 2 开发，能源投入大，加工范围广；因此，迫切需要多种多样的绿色替代方法。

苏州大学张伟、吉林大学于吉红院士和天津工业大学梅东海 报道了一种通过催化剂重建回收LIBs的巧妙而通用的策略，使用析氢反应(HER)作为概念证明。层状、尖晶石和聚阴离子氧化物阴极材料作为催化剂，在质子或氢氧根离子的辅助下在结构上转化为氢氧化物，促进金属的完全提取(例如，Li、Co、Ni、Mn、Fe)，具有接近100%的高浸出效率。这种回收方法通常适用于几乎所有的商业阴极系统，并扩展到实际的废袋电池。相关工作以“ Complete Metal Recycling from Lithium-Ion Batteries Enabled by Hydrogen Evolution Catalyst Reconstruction ”为题发表在国际著名期刊 Journal of the American Chemical Society 上。

研究要点

要点1. 作者利用析氢反应(HER)作为概念证明，探索了一种通过催化剂重建从LIBs中完全回收金属的新策略。采用LIBs的阴极催化反应，几乎～100%的金属(如Li、Fe、Co、Ni和Mn)随着催化剂的重建而被提取成氢氧化物。

要点2. 机理研究表明，质子或氢氧根离子有助于催化剂的再生。这种绿氢耦合回收方法通常适用于所有主要类型的阴极，包括聚阴离子、层状和尖晶石氧化物，如LiCoO 2 、LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 、LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 、LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 、LiMn 2 O 4 和LiFePO 4 ，并扩展到实际的废袋电池。

这种绿氢耦合方法为传统方法提供了一种通用且可持续的替代方法，并具有超越电池回收的广泛影响。

研究图文

图1. 不同LIB回收方法的比较。

图2. LCO和LFP作为析氢催化剂的金属浸出。

图3. LCO和LFP催化剂的重建。

图4. 延伸到其他阴极。

图5. 废旧袋状电池LNMC532的回收。

文献详情

Complete Metal Recycling from Lithium-Ion Batteries Enabled by Hydrogen Evolution Catalyst Reconstruction

Yuan Zhang, Junyan Li, Wenru Zhao, Tianran Yan, Liang Zhang, Wei Zhang,* Donghai Mei,* Jihong Yu*

J. Am. Chem. Soc.

DOI : https://doi.org/10.1021/jacs.3c10188

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