目前,在退役锂电池回收研究中,湿法冶金和加热直接修复是主流方法。这两种方法主要聚焦于从退役电池中高效提取金属元素,或是尽力恢复电池原有的性能表现。然而,对于退役锂电池阴极材料所蕴含的高价值特性,相关探索和研究却相对匮乏。在此形势下,焦耳加热技术作为一种创新的回收方法体系应运而生,它为退役锂电池阴极材料的高价值利用带来了全新的思路和方向。
近日,中国科学院广州能源研究所的袁浩然研究员团队与过程工程研究所的杨军研究员携手合作,成功研发出一种针对退役LiMn2O4电池阴极材料(S-LMO)和浸出渣磷酸铁(S-FP)的协同处置技术。该技术运用焦耳高温冲击活化水浸的方式,能够在短时间内实现金属锂的快速浸出,且浸出率高达99%以上。
不仅如此,研究团队还通过精准调整焦耳热参数,对S-LMO和S-FP进行精细的结构调整和过渡金属替换操作。经过这一系列创新处理,成功将这两种材料升级回收为具有高能量密度的聚阴离子阴极材料LiMnFePO4(R-LMFP)。
这一创新研究成果意义重大。它不仅大幅缩短了退役锂电池阴极材料回收锂的时间周期,还显著提升了LMFP阴极材料的合成效率。更重要的是,它为退役锂电池阴极材料与浸出渣的协同处置提供了切实可行的新方案。
目前,相关研究成果已以“High Performance Phosphate Cathode from Revitalizing Spent Battery Slag via Joule-Heating”为题,在国际知名期刊《物质》(Matter)上发表。该研究得到了国家自然科学基金委员会、中国科学院以及广东省的大力支持。