在电动汽车热潮引发对未来电子垃圾担忧的背景下，麻省理工学院研究小组带来新希望。目前，尽管人们正采取措施改善电池回收利用，但许多电动汽车电池仍难逃被填埋的命运。不过，麻省理工学院研究小组研发出一种新型自组装电池材料，有望改变这一现状。

该研究成果发表于《自然化学》杂志，论文中研究人员表明，这种新型材料可作为固态电池中的电解质，浸入简单有机液体时会迅速分解，几分钟内就能恢复到原始分子成分。这一特性为电池回收提供了新方法，避免了将电池粉碎成难以回收的混合物质。当新材料恢复原始形态，整个电池就会解体，加速了回收过程。

论文第一作者 Yukio Cho 博士称，传统电池行业先专注于高性能材料和设计，再考虑回收问题，而他们从易于回收的材料入手，研究如何使其与电池兼容，从一开始就设计可回收的电池。

电池回收如今需使用刺激性化学物质、高温和复杂工艺。为简化回收，研究人员聚焦更具可持续性的电解质，研究了在水中自组装的芳纶两亲分子(AA)，其化学结构和稳定性与凯夫拉纤维相似。研究人员进一步设计 AA，使其一端包含能传导锂离子的聚乙二醇(PEG)。这些分子暴露于水中会自发形成纳米带，表面和基底均有离子传导性，且通过紧密氢键模拟凯夫拉纤维的坚固性，形成机械稳定的纳米带结构，可在表面传导离子。

当加入水中，纳米带自组装形成数百万个纳米带，热压后可成固态材料。加入水中五分钟后，溶液就变成凝胶状，表明大量纳米纤维形成并相互缠绕，且可大规模生产。研究团队测试发现，该材料能承受电池制造和运行压力。他们构建的固态电池单元，以磷酸铁锂为阴极、钛酸锂为阳极，纳米带成功在电极间移动锂离子，但在快速充电和放电时，极化副作用限制了锂离子进入电池电极，性能受阻。

不过，当电池单元浸入有机溶剂中，材料立即溶解，电池各部分脱落，便于回收利用。Cho 将材料反应比作棉花糖浸入水中，认为这种材料是“回收优先”方法的概念证明。虽然目前电池性能不理想，但设想将其用作电池电解质的一层，不必使用整个电解质来启动回收过程，且性能还有很大优化空间。

目前，研究人员正在探索将该材料整合到现有电池设计及应用到新电池化学中的方法。Cho 称，说服现有供应商改变做法困难，但随着新电池材料在未来五年或十年内问世，初期融入新设计可能更容易。此外，这种方法还能通过重复使用美国现有电池材料，帮助锂供应回流，避免锂价格大幅飙升，其效果如同在美国开采锂矿。

更多信息： Yukio Cho 等人，小分子可逆自组装用于可回收固态电池电解质，《自然化学》(2025)。