磨碎锂电池能帮助回收吗?
粉碎旧电池可能是一种低能耗回收其中锂和其他金属的方法。锂离子电池存在于我们所有的个人电子设备中，例如手机、笔记本电脑和无线耳机，它们还为电动车提供动力。没有它们，我们的生活将会大不一样。目前，可充电电池中的锂是通过将它们加热到高温，或用浓酸和有机溶剂处理来回收的。锂的回收率估计不一，但锂离子电池顾问Hans Eric Melin的计算显示，电池中可能只有15%的金属被回收。德国卡尔斯鲁厄理工学院的材料科学家Oleksandr Dolotko及其同事采用机械化学（mechanochemistry）的方法——即通过研磨或粉碎等机械力来引发化学反应——从锂离子电池中回收锂。这类电池含有锂化合物以及钴或镍等其他金属。尽管这些金属的供应尚未严重短缺，但随着电池驱动设备在摆脱化石燃料能源的过程中日益普及，回收它们正变得愈加重要。欧盟设定了到2031年将所有电池的锂回收率达到80%的目标。Dolotko的团队开发了两种提取方法，效果各异。他们首先从一个氧化锂钴电池中取出正极材料，并将其与相同数量的铝箔混合。现实中的电池含有铝，它被用作“电流收集器”，以使电子能够从电池中流出。研究人员使用一种叫作球磨机的研磨装置将这些化合物混合。3小时后，铝已与正极材料发生反应，生成了不可溶的铝氧化物，以及金属钴和可溶于水的锂氧化物。通过一种称为水浸提（water-based leaching）的分离方法以及进一步提纯，研究人员回收到了锂化合物——碳酸锂，它可以用于制造更多电池。但这些反应仅回收了30%的金属。“显然有部分锂在过程中丢失了，”Dolotko说道。因此，Dolotko的团队调整了他们的实验。第二种方法步骤更少——他们将球磨后得到的混合物用热水处理。这避免了不可溶的锂铝氧化物的形成，从而防止锂被锁定。团队用不同电池中使用的正极材料以及正极材料的混合物进行了测试。改进的方法从正极材料混合物中回收了75%的锂。Dolotko指出，机械化学通常不用于商业化学过程，而且确切的机械力如何引发化学反应尚不完全清楚。“我们很难确切地说出它是如何发生的，”他说。也许过程中某些特定点的温度升高，或摩擦产生了一些中间产物，他推测。但正如他预期的那样，研磨确实促使铝发挥了还原剂的作用。Dolotko表示，这种机械化学回收方法目前还仅在一个小型实验室中演示，因此它只是一项原理验证，而非改变游戏规则的技术。伦敦咨询公司Circular Energy Storage的负责人、专注于锂离子电池生命周期市场的顾问Melin指出，电池回收比单纯开发新技术更为复杂，还涉及原材料的经济性以及使用电池的技术（如电动车）的普及程度。“我们目前正处于一种状态，我们甚至不清楚2030年所需的锂会从何而来，”Melin说道。Dolotko表示，这一过程仍有改进的潜力，他也在尝试同时从电池中提取其他金属，包括钴和镍。本文已获授权转载，最初于2022年3月29日发表。
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