威斯康星大学麦迪逊分校研发新工艺,为电动汽车废旧电池锂回收带来绿色解决方案
2025-09-02 10:28
来源:威斯康星大学麦迪逊分校
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随着电动汽车在道路上日益普及,报废电动汽车电池的处理问题成为监管机构和汽车制造商关注的焦点。即便电池使用寿命终结,其中含有的宝贵锂理论上可回收再用于新电池制造,但找到经济有效的回收方法迫在眉睫。

近日,威斯康星大学麦迪逊分校的一组化学家宣称找到了解决方案,他们已申请专利,并向全球汽车制造商寻求合作助力。

该研究由专注于开发各种用途电化学工艺的威斯康星大学麦迪逊分校化学教授 Kyoung-Shin Choi 领衔。她和同事提出了概念验证,即利用电化学方法从废旧磷酸铁锂(LFP)电池中提取锂。LFP 电池已被特斯拉和中国比亚迪等主要电动汽车制造商广泛采用。

电动汽车锂电池种类多样,磷酸铁锂电池能量密度虽低于含镍、锰、钴等元素的电池,但生产成本低、操作安全。然而,铁和磷酸盐价值不高,使得磷酸铁锂电池在回收利用方面缺乏吸引力。Choi 指出,尽管市场正转向从废旧 LFP 电池中回收锂,但目前尚无经济可行的方法。从矿山和盐水沉积物获取锂不仅可能比回收更便宜,还会对环境造成诸多负面影响,且天然锂资源获取有限。因此,需要创新方法让废旧 LFP 电池锂回收具有商业可行性,以支撑循环且具竞争力的电池经济。

自欧盟出台旨在减少电池环境影响的新法规后,这一问题对全球汽车制造商更为紧迫。从 2031 年起,在欧盟境内销售的新电动汽车电池将被要求包含一定比例的再生锂。

Choi 表示,目前从废旧电池回收锂的方法依赖耗能热量或一系列繁琐步骤,消耗大量化学物质并产生大量废物,从经济角度均不可行。

与之不同的是,Choi 开发出一种两步电化学工艺。第一步,从废旧 LFP 电池中浸出锂离子,并通过锂离子存储电极选择性提取;第二步,将提取出的锂离子释放到单独溶液中,以高纯度锂化学品形式回收。该工艺无需特殊条件,最大限度减少了化学投入和浪费。

Choi 和同事利用商用 LFP 电池和黑物质(一种从废旧 LFP 电池工业化批量生产的物质)证明了工艺可行性,并在《ACS Energy Letters》杂志发表文章详细介绍,还通过威斯康星校友研究基金会申请了专利。

这项工作已引起电池制造商和汽车制造商的关注,他们正寻求增强电池市场韧性的新方法,对该电化学工艺的商业可行性颇感兴趣。目前,Choi 的团队正在开发该技术原型,以解答工艺商业化相关问题。Choi 还在组建初创公司,期望推动技术成功商业化。她强调,这项技术可行,但关键是以最具成本效益的方式扩大规模,将该技术与回收过程其他步骤(如黑色物质的生产和使用)简化,对成功商业化至关重要。

更多信息: Do-Hwan Nam 等,《从废旧 LiFePO4 基锂离子电池中电化学回收锂》, ACS Energy Letters (2025)。

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