废锂离子电池含有贵金属，为了回收利用，这些金属很难相互分离。废旧电池是这些金属的可持续来源，尤其是钴和镍，但目前用于分离它们的方法存在环境和效率方面的缺陷。一项新技术使用电化学来有效地分离和回收金属，使废电池成为钴和镍的高度可持续的二次来源，钴和镍的储量目前正在减少。
由伊利诺伊大学香槟分校化学和生物分子工程教授肖苏领导的一项新研究使用选择性电沉积从商业来源的锂镍锰钴氧化物(或NMC)电池电极中回收有价值的金属。该方法发表在《自然通讯》杂志上，从废NMC电极废物中分别生产出纯度约为96.4%和94.1%的钴和镍的最终产品。
苏说，钴和镍具有相似的电化学特性——或标准的还原电位——这使得化学家很难从电池电极中回收每种金属的纯形式。
“有多种方法可用于从电池电极中回收钴和镍，但它们都有缺点，”苏说。“大多数需要能源密集型高温工艺或强溶剂，这会带来处理挑战。该行业需要不会引起额外问题的方法，如高能耗或有毒废物。”
这项研究的独特之处在于该团队开发了可调节的液体电解质和电极上的聚合物涂层。
在实验室中，研究人员将电解质-聚合物方法与完全放电的NMC电池电极的拆卸、浸出和液化组件相结合。通过调整电解质的盐浓度和聚合物涂层的厚度，研究人员注意到通过连续电沉积在电极表面积累了不同的钴和镍沉积物。在该过程结束时，电极已经收集了高纯度的钴和镍涂层。
研究报告称，对新方法的经济分析表明，一旦综合考虑材料收入、材料成本和能源消耗，它与当前的锂电池回收方法相比具有竞争力。
“未来需要对该过程进行进一步的工程优化，但第一个概念验证研究证实低温钴和镍电化学回收是可能的，”苏说。“我们非常兴奋，因为这项研究展示了一个很好的例子，说明可持续电力驱动分离被用于回收电化学电池。”
苏还隶属于贝克曼先进科学技术研究所，也是伊利诺伊州土木与环境工程教授。这项工作由伊利诺伊州博士后研究助理KwiyongKim领导，研究生DarienRaymond和RiccardoCandeago也做出了贡献。
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