中南大学创新技术突破废旧电池回收难题
中南大学创新技术突破废旧电池回收难题
随着新能源汽车的普及，废旧电池回收已成为一个亟待解决的环境问题。据统计，2023年我国退役动力电池量已达16.8万吨，预计到2025年这一数字将飙升至96万吨。面对如此庞大的废旧电池量，如何实现高效、绿色、经济的回收处理，成为了一个重要的研究课题。
深共晶溶剂：电池回收的新利器
在众多电池回收技术中，深共晶溶剂（DESs）因其独特的理化性质而备受关注。深共晶溶剂是一种由两种或多种组分按一定比例混合形成的液体，具有低熔点、高稳定性和良好的溶解能力。在电池回收领域，DESs可以有效浸出废旧电池中的有价金属，实现资源的循环利用。
创新突破：竞争配位策略
然而，传统的二元DESs在实际应用中存在一些问题：高固液比下传质动力学缓慢，金属浸出效率低；溶剂纳米结构中配体难以脱溶，导致选择性沉淀效果差。针对这些问题，中南大学张文超教授团队提出了一种创新性的解决方案——竞争配位策略。
具体来说，研究团队在二元DESs（草酸-氯化胆碱）体系中引入了对甲苯磺酸作为竞争性配体。这一创新设计带来了显著的效果：
提高浸出效率：对甲苯磺酸分子能与正极材料表面金属形成更稳定的配合物，有效破坏金属-氧键，加速高价金属的还原过程。
增强选择性沉淀：通过竞争配位作用，更多草酸和氯离子参与金属配位，减少了副产物的生成，提高了目标金属的选择性沉淀效果。
简化工艺流程：与传统湿法冶金中的多级萃取工艺相比，这种新型DESs可以直接获得高纯度的草酸镍产品，大大简化了回收流程。
实验验证：从实验室到产业化
研究团队通过一系列实验验证了该技术的可行性和优越性：
放大化实验：证明了所设计的三元DESs在大规模操作中仍能保持良好的性能，展现出良好的工业化应用潜力。
普适性实验：该技术对各种废旧正极材料（如NCM811、NCM622、NCM532、NCM111及其混合物）都具有高效的金属回收能力。
经济评估：回收策略能够减少试剂消耗，实现较高的利润（16.1美元/千克原料），并有效减少温室气体排放（2073.5克/千克原料）。
展望：绿色回收的未来
这一研究成果近期发表在国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上，不仅为废旧锂电池的回收提供了新的技术路径，更为实现绿色、高效、短流程的电池回收技术开辟了新方向。随着进一步的优化和规模化应用，这项技术有望在未来的电池回收产业中发挥重要作用，为解决环境、能源及资源危机，推动循环经济发展做出贡献。