机械化学工艺在室温下利用 CO₂ 回收锂离子废电池

锂离子电池的数量每年都在攀升，仅 2016 年全球锂离子电池的数量就达到 78 亿个，而大多数发展中国家却缺乏适当的回收法规。随着全球数十亿块锂离子电池的使用，日益增多的废电池潮正在造成严重的环境和健康风险。

现在，中国科学院和北京理工大学的研究人员公布了一项革命性的 "三合一 "战略，以解决全球日益严重的废旧锂离子电池危机。该研究发表在《自然-通讯》上，详细介绍了一种在室温下回收关键金属的工艺，而无需通常回收过程中所需的能源密集型熔炉或苛刻的酸性物质。

这一突破的核心是机械化学处理，即一种高能球磨工艺，可诱导电池原子结构中的阳离子无序化。这种机械力引发了微分离，将锂原子推向表面，同时将镍和钴等过渡金属集中在核心。这种重排使得锂具有高活性，从而可以选择性地提取锂。

为了回收金属，研究小组引入了水和加压二氧化碳（_CO2）的混合物。_二氧化碳作为浸出试剂，与富锂表面发生反应，形成高纯度的碳酸氢锂。这种方法的锂回收效率超过 95%，同时有效隔离_二氧化碳，防止温室气体进入大气。

这一策略还解决了二次废物的问题。该工艺没有将剩余的金属屑丢弃，而是将其回收利用，制成高性能的氧进化反应催化剂，用于绿色制氢。在测试中，这些催化剂的过电位很低，仅为 322 mV，并且在运行 200 多个小时后仍保持稳定。

通过在环境温度和压力下运行，该系统消除了与传统火法冶金和湿法冶金相关的有毒液体废物和高碳足迹。研究人员认为，这种闭环路线（对高镍阴极系统特别有效）提供了一种可持续的工业规模解决方案，可将电池废物管理与可再生能源转换联系起来。