莱斯大学研究人员利用微波等离子体，几乎能回收所有电池金属，从而实现更清洁、更高效的回收。
莱斯大学的研究人员开发出一种新方法，利用基于微波的短时处理，从废弃的锂离子电池中回收有价值的材料，这有望同时解决供应短缺和环境风险问题。
电池中使用的关键矿物储量有限且在全球分布不均，这使得供应链十分脆弱。与此同时，大多数废旧电池未被回收，最终被填埋，可能泄漏有害化学物质。
参与该研究的博士生高塔姆·钱德拉塞卡表示："回收废旧电池是解决这一紧张供应链最切实可行的方案，但研究表明，目前只有不到10%的电池废料得到回收。"
为了弥补这一缺口，该团队引入了一种微波诱导等离子体预处理技术，该技术能够在相对温和的条件下，从电池废料中高效回收金属。
等离子体提升金属回收率
该工艺是将粉碎的电池材料（即所谓的"黑色物质"）暴露在通电气体或等离子体中约15分钟。这一步会改变金属化合物的结构，使其更易于提取。
钱德拉塞卡说："通过等离子体预处理，仅使用不高于柠檬酸酸度的酸，就能从电池黑色物质中回收近95%的金属，包括锂。"
等离子体处理步骤之后，这些材料在室温下用柠檬酸进行处理，无需高温或强工业化学品。锂则进一步通过水来回收，从而简化了整个流程。
传统的回收方法依赖高能耗步骤和刺激性化学品，通常主要侧重于回收正极材料，而忽略其他组分。
该研究的合著者、助理研究教授张翔表示："当今使用的工业电池回收工艺金属提取效率非常低，并且主要聚焦于正极。"
石墨回收取得突破
这种新方法的关键进展之一在于对石墨的回收。石墨约占电池重量的22%，但由于在传统回收过程中易受损而很少被再利用。
该研究的通讯作者、研究科学家索希尼·巴塔查里亚表示："关于电池回收，这是最值得注意的一点：作为锂离子电池中单一占比最大的组分，石墨在广泛的商业电池应用中作为负极几乎是不可替代的。"
等离子体处理有助于清洁和修复石墨，去除电池使用过程中积累的残留物和结构缺陷。
钱德拉塞卡说："回收的石墨在重新用于电池时，作为负极表现出优异的性能。"
研究人员表示，他们的目标是创建一个可以集成到现有回收系统中的预处理步骤，以提高效率并减少环境影响。
巴塔查里亚说："我们假设，使用微波诱导等离子体作为预处理步骤来分解金属氧化物颗粒，将使其在较弱的酸中通过湿法冶金回收变得更加容易。"
这项技术已获得专利，初步经济分析表明，其性能可能优于当前的工业工艺，尤其是在以可重复使用的形式回收石墨方面。
领导该研究小组的普利克尔·阿贾扬说："这是一种突破性的方法，能以最少的化学和能源消耗从电池黑色物质中回收所有关键矿物。"
该研究发表在《自然·通讯》期刊上。
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