美国莱斯大学的科研团队近日开发出一项创新技术，通过微波诱导等离子体预处理结合柠檬酸处理，从废弃锂离子电池中高效回收金属并修复石墨，有望缓解关键矿物供应紧张并减少环境污染。这项电池回收技术已发表在《自然通讯》期刊上。

锂离子电池中使用的关键矿物资源有限且分布不均，导致供应链脆弱。大量废旧电池未被妥善处理，最终进入垃圾填埋场，可能泄漏有害物质。博士生Gautam Chandrasekhar表示：“回收废电池是应对供应链挑战的有效途径，但数据显示，电池废物的回收率不足10%。”

为提升回收效率，研究团队引入了微波诱导等离子体预处理方法。该过程将粉碎的电池材料（称为黑粉）暴露于等离子体中约15分钟，改变金属化合物结构，使其更易提取。Chandrasekhar指出：“经过等离子体预处理，从电池黑粉中可以回收近95%的金属，包括锂，使用的酸度相当于柠檬酸水平。”

预处理后，材料在室温下用柠檬酸处理，避免了高温或强化学品的需求，锂进一步用水回收，简化了流程。传统回收方法依赖高能耗步骤和强化学物质，通常只关注阴极材料，忽略其他组件。助理研究教授Xiang Zhang说：“当前工业电池回收过程的金属提取效率较低，且主要聚焦于阴极。”

这项电池回收技术的关键突破在于石墨的回收。石墨约占电池重量的22%，但在传统回收中常因损坏而难以再利用。研究科学家Sohini Bhattacharyya强调：“石墨是锂离子电池中体积最大的单一组件，在商业应用中作为阳极几乎不可替代。”等离子体处理通过去除残留物和修复结构缺陷，使回收的石墨在重新作为阳极时表现优异。

研究人员的目标是将此预处理步骤集成到现有回收系统中，以提高整体效率并降低环境影响。Bhattacharyya解释说：“我们假设微波诱导等离子体能分解金属氧化物颗粒，使它们在较弱酸中更易回收。”该技术已获专利，早期经济分析显示其可能优于当前工业过程，尤其通过回收可重复使用的石墨。研究小组负责人Pulickel Ajayan总结道：“这是一种创新方法，能以最小化学品和能源消耗回收电池黑粉中的所有关键矿物。”