动力电池绿色循环关键技术

然而蓬勃繁荣的 LIB 产业也带来了新的难题和挑战。LIB 的循环寿命约为 800~3000 次，数码产品中的锂电池使用寿命仅为1~3年，动力汽车中的锂电池服役期限为5~8年，之后电池将进入退役期。退役的电池如不进行合理处置，不仅会带来严重的环境风险，还会造成资源的极大浪费。LIB中含有大量的锂、钴、镍、铜、铝、氟、磷等无机成分，还有碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯等有机物。如果采用普通的填埋、焚烧等方法处理废弃 LIB，这些成分的泄漏将会带来严重的环境风险。例如：电极中的锂、钴、铜等金属离子，以及电解液中六氟磷酸锂、碳酸二甲酯等物质的分解产物氟化物、甲醇、甲酸等均具有生物毒性，泄漏后将持续污染水体、土壤。此外，对我国而言，随着新能源汽车的快速发展，对锂、钴、镍、铜等各种资源的需求越来越大，在一次矿产资源日趋减少的情况下，合理开发利用废旧动力电池，经济回收其中的宝贵金属资源已成为实现国家战略目标的迫切需要，对于缓解我国锂、钴、镍、铜等资源供需矛盾，以及保障我国工业经济的安全具有重大意义。

近期，针对磷酸铁锂、三元等正极材料的综合高效回收难题，中南大学化学化工学院曹占芳教授团队，已形成了全新的废旧铁锂正极材料优先提Li及全组分循环再生的技术、三元正极材料锂-镍-钴-锰高效顺序选择性浸出分离回收技术（锂回收率超过95%、镍、钴及锰回收率超过98%，已申请发明专利2项）。针对磷酸铁锂正极材料，中南大学研究团队创新性地通过靶向调控Li离子迁移电位差等技术手段，在较为近中性的温和条件下，保持铁锂正极材料的橄榄石结构，实现了铁锂的经济高效分离，对正极材料晶体结构的保持和修复体现了更好的优势，再生制备的LiFePO4正极材料，表现出优异的倍率性能和出色的循环稳定性。初步研究结果表明，Li浸提取率超过99.0%，Fe、P等元素基本不浸出，提取分离效果突出。同时，该技术经济性好、环保性高，避免了大量工业废水的产生，形成了稳定的闭环操作，展现出十分良好的工业化应用前景。