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华南所王树宾RCR综述：低共熔溶剂在锂离子电池回收中的研究进展

时间：2022-10-17 来源：浏览：

华南所王树宾RCR综述：低共熔溶剂在锂离子电池回收中的研究进展

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锂离子电池的使用在一定程度上缓解油气资源紧缺的问题，因此也造成大量废锂离子电池的产生。作为锂离子电池全生命周期关键环节的最后一步，废锂离子电池的绿色低碳资源化有助于实现我国“碳中和、碳达峰”战略目标。生态环境部华南环境科学研究所（华南所）王树宾副研究员（通讯作者）和哈尔滨工程大学朱凯副教授（共同通讯作者）在Resources, Conservation & Recycling发表综述性文章“The application of deep eutectic solvents in lithium-ion battery recycling: A comprehensive review”（DOI：10.1016/j.resconrec.2022.106690）。

图 1 低共熔溶剂在废锂离子电池回收中的研究进展

2003年，Abbott等首次制备氯化胆碱：尿素低共熔溶剂，随后围绕低共熔溶剂开展一系列研究工作，探究常见金属氧化物（镍、钴、锰氧化物等）在低共熔溶剂的溶解度。2019年，低共熔溶剂在废锂离子电池回收领域开始相关探索研究，主要集中在活性物质与集流体的分离、正极材料中低共熔溶剂的提取等方面。

图 2 低共熔溶剂提取金属过程的动力学模型

由于废锂离子电池正极材料中的金属氧化物多为高价态物质，通常需采用具有配位、还原、低pH等性能的浸出剂进行资源化回收。低共熔溶剂与传统水系溶液相比，具有较高的粘度，因此也表现出其独特的动力学特征。

图 3 低共熔溶剂的回收与再利用

此外，低共熔溶剂还具有良好的可回收性能，通过电沉积或者其他的方式可以进行回收再生，再生后的低共熔溶剂同样具有良好的金属提取能力。低共熔溶剂的使用可缓解传统电池回收工艺中酸碱废水的产生，降低废酸废盐等污染物的处理成本。

低共熔溶剂作为一项新型绿色回收技术，在未来应用还面临较大的不确定性和挑战。作者建议从以下领域持续开展相关研究：（1）低共熔溶剂的粘度一定程度限制了其使用范围，需探索低粘度的低共熔溶剂；（2）低共熔溶剂在废锂离子电池回收领域的普遍适用性尚未开展全面研究和验证，主要表现在磷酸铁锂、镍钴锰酸锂等领域研究不足；（3）低共熔溶剂技术的可持续性还需持续开展相关研究和验证工作。

王树宾：生态环境部华南环境科学研究所副研究员，主要从事新型固废（退役动力电池、光伏组件、风电机组叶片）绿色低碳资源化、特征污染物迁移转化等领域研究，开展应用基础、工程示范和管理支撑工作，主持和参与国家级、省部级项目10余项，在资源与环境领域国际知名期刊 Resources, Conservation & Recycling ， Green Chemistry ， Waste Management 等发表论文20余篇，授权相关发明专利8项，其中日本国际专利1项。

朱凯：哈尔滨工程大学副教授，主要从事化学电源及其电极材料的研究工作。主持和参与国家自然科学基金3项。近年来在 ACS Nano ， Nano-Micro Letters ， Journal of Materials Chemistry A ， Chemical Engineering Journal ， ACS Applied Materials & Interface ， ChemSusChem 等期刊上发表相关SCI论文80余篇。

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