预计到2030年，中国新能源汽车产生的废旧动力电池将超越300万吨。然而，现在中国新能源汽车动力电池规范化收购率不足30%。这一数据让人担心，也反映出废旧动力电池收购和处置问题的紧迫性。
近年来，全球环境危机日益紧急，碳排放问题备受关注。为应付这一挑战，各国纷纷采取手段推广新能源汽车。自2014年新能源汽车进入乘用汽车市场场以来，其产销售量逐年攀升。
在国内市场，新能源汽车的表现尤为抢眼。截至2023年，中国新能源汽车的产销售量已接近1000万辆，市场占有率超越30%。然而，伴随新能源汽车的普及，早期推广的动力电池陆续进入“退役”期。废旧电池假如处置不妥当，其含有些重金属和有害化学物质会对土壤和水资源导致紧急污染，威胁整个生态系统的平衡与稳定。
预计到2030年，中国新能源汽车产生的废旧动力电池将超越300万吨。然而，现在中国新能源汽车动力电池规范化收购率不足30%。这一数据让人担心，也反映出废旧动力电池收购和处置问题的紧迫性。
(图片来源：veer图库)
2024年5月14日，国内科学家在《自然可持续》(Nature Sustainability)杂志上发表了一篇关于退役动力电池可持续收购的文章，有望加快动力电池先进收购技术的推广和应用，推进电池收购行业商业化飞速发展。
研究成就发表于《自然可持续》杂志
(图片来源：《自然可持续》杂志)
在本研究中，作者借助浸出和共沉淀两个反应达成了锂电池正极材料中高值金属元素的提取和电极的再生。在浸出过程中，作者借助不同金属元素在乙酸中的溶解效率不一样的特征，选择性地溶解出锂电池正极材料中的高值金属元素，包含锂、钴、镍和锰，再通过过滤得到清澈透明的渗滤液。
为最大限度地保留锂电池正极元素的高附加值，作者借助氨和氢氧化钠的混合溶液对浸出液进行共沉淀反应，以在连续搅拌罐反应器中制备球形前驱体。
其中，氨作为螯合剂可与浸出液中的过渡金属形成金属-氨络合物，预防共沉淀过程中的分相沉淀。在共沉淀过程中，除锂离子外，超越99.8%的高价值金属通过具备设计比率的镍、钴和锰的球形前驱体收购。最后经过高温锂化反应，获得了再生的R-NCM正极材料。
高价值元素的提取
(a.金属溶解效率与浆料浓度的关系;b.不相同种类型的酸溶液对锂电池中金属的溶解效率对比;c.真空辅助过滤。)
(图片来源：参考文献1)
实验结果表明，R-NCM再生正极材料表现出高可逆容量和高库伦效率(99.7%)。在稳定性方面，该正极材料经过500次充放电循环后容量维持率为81.2%，优于商业NCM正极材料(容量维持率为50.1%)，并且该再生正极材料保留了前体的球形结构，循环过程中微裂纹极小，相稳定性强。
与商用NCM正极材料相比，R-NCM可再生正极材料的生产和用可大大降低全球变暖的潜势和化石资源稀缺性。在电池本钱方面，R-NCM可再生正极材料的用法可将锂离子电池组和钠离子电池组的制导致本分别减少21.65USD每千瓦时和41.67USD每千瓦时。
锂离子电池再生正极材料
(a.球形R-NCM粉末的百度竞价推广图像和元素分布图，镍(蓝色)，钴(粉红色)和锰(绿色)，标尺为1μm;b.二维的GIXRD图像;c.镍的K边界XANES光谱;d, e, f.电化学性能表征结果;g.商用NCM电极和R-NCM电极循环后的横截面FIB电镜图像，标尺为1μm;h.R-NCM电极的原位XRD图及对应的循环曲线;i.电极表面代表性物质的三维重建图。)
(图片来源：参考文献1)
现在对于锂电收购再借助还有什么做法?
锂电的收购再借助是指将退役锂电池通过化学、物理、生物等方法进行拆解，达到收购镍、钴、锰、锂等金属元素及其他可收购材料的目的。现在锂电池收购再借助的办法主要有湿法收购、火法收购和生物收购等。
湿法收购是指借助化学试剂对电极材料中的金属进行选择性的溶解，再离别浸出液体中的金属元素。该技术具备收购率高、商品纯度较高、能耗较低的优点，是现在应用范围最广的收购技术。
火法收购是指通过高温方法将废旧电池中的杂质去除，最后提取出含有金属及其化合物的细粉状材料。该技术操作工艺简单，效率比较高，适应于处置很多或者结构较为复杂的电池。
生物收购是指借助微生物等的代谢过程将废旧电池中的金属元素选择性浸出，达成提取高值金属元素的目的。该技术对环境友好，但现在仍处于研发阶段，技术尚不成熟。
图片来源：veer图库
锂电池环保收购对大家生活的影响?
环境保护
锂电池收购可以显著降低废旧电池对环境的污染。通过专业的收购处置，可以预防废旧电池中的有害物质，如重金属、有机溶剂等泄漏到环境中，保护土壤和水资源。
资源节省
锂电池收购可以达成对高价值和稀少材料的再借助。如收购的锂、镍、钴等金属元素经过精炼和提纯后，可以第三作为原材料用于生产新的电池，减少生产本钱，节省资源。
除此之外，收购的电池芯片和电解液等也可以进行收购处置或再借助，进一步提升了资源借助效率。
图片来源：veer图库
结语
新能源汽车作为环保出行的新选择，不只为大家的出行方法带来了革命性的改变，更为环境保护作出了巨大的贡献。尽管废旧电池的收购技术可以在一定量上缓解废旧电池对环境的污染，但还是倡导大家在日常培养好的用车习惯，延长电池的用法寿命，降低废旧电池的产生，为地球环境贡献一份绿色力量。
废旧动力电池的收购和处置是一个复杂的问题，需要政府 、企业和社会各界一同参与和努力。只有通过加大管理和技术革新，才可以达成废旧动力电池的有效收购和借助，从而达成新能源汽车产业的可持续进步。
参考文献：
Yang, T., Luo, D., Zhang, X. et al. Sustainable regeneration of spent cathodes for lithium-ion and post-lithium-ion batteries. Nat Sustain, 2024.
何宏恺,王粤威,陈朝方,等.废旧动力锂电池收购借助技术的进展[J].广州化学, 2014, 39(4):6.
李想,范佳玥,朱欣益.浅谈国内动力锂电池收购体系构建[J].产业革新研究, 2023(19):11-13.
4. Ferrara C , Ruffo R , Quartarone E ,et al.Circular Economy and the Fate of Lithium Batteries: Second Life and Recycling[J].Advanced Energy and Sustainability Research, 2021.
