锂离子电池(LIB)在消费电子产品、电动汽车及可再生能源系统等领域应用广泛，其高效回收利用对可持续发展意义重大。近日，由香港科技大学土木及环境工程系曾丹教授领衔的研究团队取得重要突破，揭示了一种此前未被认知的阻碍锂离子电池高效回收的原子级机制，相关成果发表于《先进科学》杂志。

长期以来，废旧锂离子电池中铝的存在被视为操作干扰或小问题，但此次研究发现它是严重阻碍回收工作的机械干扰因素。研究小组借助先进表征和第一性原理建模发现，回收过程中锂离子电池机械拆卸产生的铝杂质会渗透到NCM(镍钴锰)阴极晶体中，重塑阴极内部化学性质。铝原子会选择性取代钴，形成超稳定的铝氧键，锚定晶格氧，抑制镍、钴、锰等关键金属在浸出过程中的释放，尤其在湿法冶金常用的酸性溶剂体系中，使金属提取更为困难。

此外，研究还表明回收过程中使用的溶剂类型会影响铝的行为，呈现出溶剂依赖性效应。例如，铝在甲酸中会减缓金属释放，在氨中会增强金属释放，在深共晶溶剂中则结果混合，这凸显了精确化学驱动工艺设计的必要性。

曾丹教授称，即使是微量铝污染也能从根本上改变NCM材料在回收系统中的行为，这要求在电池间回收过程中杂质路径的管理方式上进行范式转变。

这些发现为克服锂离子电池回收的杂质干扰和能源强度两大关键瓶颈提供了清晰路线图。通过将精确的杂质分析与智能分解策略相结合，为行业和政策制定者提供了扩展可持续电池回收系统所需的工具。曾教授强调，该研究不仅解决问题，更重新定义了高效、符合气候标准的电池回收方式。这些创新成果也与联合国可持续发展目标相契合，尤其在负责任的消费和生产、负担得起的清洁能源以及气候行动等方面具有重要意义。

更多信息： Kang Liu 等，《废锂离子电池正极材料溶解：铝杂质被忽视的重要性》，《先进科学》(2025 年)。