2024年8月,环境领域期刊ACS ES&T Engineering在线发表了课题组关于废旧锂离子电池回收的研究成果(Ying Zheng, Zhe Yang, Zhaoyang Li, Guang Hu, Sha Liang, Wenbo Yu, Shushan Yuan, Huabo Duan,Liang Huang, Jingping Hu,* Huijie Hou, and Jiakuan Yang*. Environmentally Friendly Recovery of Li2CO3 from Spent Lithium-Ion Batteries by Oxidation and Selective Leaching Process. ACS ES&T Engineering, 2024, 4, 1927−1936)。该论文以华中科技大学环境科学与工程学院为第一完成单位,郑莹博士生为论文的第一作者,杨家宽教授和胡敬平教授为论文的共同通讯作者。《ACS ES&T Engineering》作为环境工程领域的权威期刊,2023年公布的最新影响因子为7.4。
随着电动汽车和便携式电子设备的普及,废旧锂离子电池的回收利用成为了全球关注的热点。传统的回收方法常使用强酸或强碱进行金属提取,这不仅成本高昂,还可能导致二次污染。课题组提出采用过硫酸钠(Na2S2O8)作为唯一的浸出剂,实现了锂的高效且选择性浸出。在优化条件下,锂的浸出效率达到了98.02%,选择性浸出效率为94.80%,并从富锂滤液中回收碳酸锂,其纯度高达99.5%。该研究揭示了Na2S2O8在水解过程中产生的自由基(SO4•−和•OH)、氢离子(H+)和钠离子(Na+)对锂选择性浸出的作用机制。结果表明,自由基能够提高浸出体系的氧化还原电位,促使钴(Co)和锰(Mn)保持高氧化态,从而在正极结构坍塌的情况下,有助于锂的浸出。该研究成果不仅对环境保护具有重要意义,也为锂资源的可持续利用提供了新的技术路径。据估计,2025年国内动力锂离子电池退役量为137.4GWh,这一环保回收技术有望在实际应用中发挥巨大潜力,带来显著经济效益。此外,该技术还有望扩展至其它类型的废旧锂电池,如钴酸锂和锰酸锂电池的回收。
课题组长期致力于废旧锂离子电池回收技术的研究,近年承担了国家重点研发计划“循环经济关键技术与装备”重点专项-典型固废再生产品材料合成原理及协同处理过程调控(2023YFC3902802),国家重点研发计划“固废资源化”重点专项-固体废物利用处置环境风险综合调控研究(2018YFC1900105),国家自然科学基金面上项目“械化学活化过硫酸盐强化锂离子电池回收中自由基产生与作用机制研究(52170134)”和国家自然科学基金青年科学基金项目“废旧锂离子电池锂浸出分离及过渡金属制备氧还原电催化剂的协同回收机制(52100160)”,基于以上项目的支持持续针对废旧锂离子电池资源化回收开展深入研究。
