近日，我所能源催化轉化全國重點(diǎn)實(shí)驗室動(dòng)力電池與系統研究部（DNL2900）陳忠偉院士團隊在退役動(dòng)力電池的可持續回收方面取得進(jìn)展，突破現階段萃取-沉淀-煅燒復雜三步法工藝，基于可持續浸出和共沉淀的再生策略，提出一步法退役鋰離子電池正極高質(zhì)量再生方案和向下一代動(dòng)力電池正極材料轉變的新途徑，使正極材料成本分別降低38.3%和73.6%，獲得全新低成本高性能下一代儲能電池，有望加快動(dòng)力電池先進(jìn)回收技術(shù)的推廣和應用，推動(dòng)電池回收行業(yè)商業(yè)化快速發(fā)展。
隨著(zhù)我國鋰電池出貨量的持續增長(cháng)，按照動(dòng)力電池平均使用壽命5至8年計算，我國第一批投入市場(chǎng)的動(dòng)力電池正在迎來(lái)退役期，預計2026年國內鋰電池理論回收規模將達到231.2萬(wàn)噸，這使得鋰電池回收行業(yè)成為了眾人矚目的“藍海市場(chǎng)”。然而，現階段淘汰的動(dòng)力電池的規格和外形不一，特別是電芯的組分不一，為回收再利用帶來(lái)了一定的挑戰。
近年來(lái)，陳忠偉團隊一直致力于退役動(dòng)力電池正極/負極回收策略的設計和下一代正極材料的研發(fā)。在前期工作的基礎上，本工作提出低成本高質(zhì)量的正極直接再生方案，提出利用相對環(huán)保的低成本有機酸溶液萃取退役電池正極中的高價(jià)元素，同時(shí)有效去除對后期再生過(guò)程產(chǎn)生不利影響的雜質(zhì)元素。團隊利用共沉淀再生工藝，再生得到的三元氧化物正極可逆面容量達到2.73mAh/cm2，其性能超過(guò)目前商業(yè)三元正極材料。同時(shí)，退役動(dòng)力電池正極可再生為低成本NASICON鈉電正極材料，能夠穩定持續運行1200圈，按照每月充電5次計算，該正極材料可以穩定運行20年。此外，團隊通過(guò)生命周期分析和技術(shù)經(jīng)濟分析證明，使用再生材料組裝1kWh電池組的成本將分別降低21.65和41.67美金每千瓦時(shí)，并降低了對人類(lèi)健康、生態(tài)系統質(zhì)量和資源稀缺性的影響。
相關(guān)研究成果以“Sustainable regeneration of spent cathodes for lithium-ion and post-lithium-ion batteries”為題，于近日發(fā)表在《自然可持續》（Nature Sustainability）上。該工作共同通訊作者為我所DNL2900組張永光研究員，第一作者為我所訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者楊庭舟。上述工作得到了中國科學(xué)院B類(lèi)先導專(zhuān)項“能源電催化的動(dòng)態(tài)解析與智能設計”、 遼寧濱海實(shí)驗室、大連市科技創(chuàng )新人才支持計劃等項目的資助。（文/史鑫 圖/楊庭舟）
