美国康奈尔大学新方法回收锂电池 恢复95%功率成本降56%
2026-06-11 14:10
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维度网讯,康奈尔大学研究团队开发出一种名为直接电极到电极再生(Direct Electrode-to-Electrode Regeneration, DEER)的电池回收方法,可恢复废旧电池95%的功率,并将回收制造成本降低56%。该方法无需粉碎或研磨电池,而是通过化学清洗直接修复电极,使其能够重新用于新电池。

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当前行业处理废旧电池的主流方式是高温熔炉焚烧或研磨成“黑粉”后用腐蚀性酸浸泡,以提取镍、钴等稀有矿物。这种回收工艺成本高、碳排放量大且污染严重。康奈尔大学达菲尔德工程学院化学工程弗雷德·H·罗德教授维巴·卡尔拉(Vibha Kalra)表示,该方法在不破坏电池结构的前提下进行修复,溶解过程帮助电池恢复容量,显著缩短了循环回路。

电池失效的主要原因通常并非矿物耗尽,而是在充放电循环中,正负极之间逐渐形成一层名为固体电解质界面(solid electrolyte interphase)的结壳污垢层。这层污垢阻碍能量流动,但所有材料依然存在。传统回收需破坏整个组件进行清洁,而DEER方法更为温和:工作人员打开电池外壳,取出完好的电极,将其浸入1,3-二甲基-2-咪唑烷酮(1,3-dimethyl-2-imidazolidinone)溶液中。该溶液可溶解绝缘积聚物,同时完整保留电极的内部结构。该过程还有助于减少空气污染和大幅降低工业用水量。

全球关键电池材料供应链当前面临中断风险,美国国内缺乏现代电池所需关键矿物的储量,主要依赖复杂的外国供应链进口材料,且缺乏精炼或重建粉碎电池粉末的大型基础设施。DEER方法通过保持电池组件完好,消除了昂贵的海外再制造需求,使回收过程能够在本地、以较低成本快速完成。

研究团队的下一阶段计划在更大规模的工业级电池上测试DEER方法,并调整工艺以应对其他形式的电池退化,例如永久性锂损失。目前,该技术已成功处理健康状态为70%至80%的电池,这是电动汽车典型的退役阈值。研究人员认为,通过针对额外的退化机制可以进一步扩大恢复窗口。该研究成果于6月9日发表在《能源与环境科学》(Energy and Environmental Science)期刊上。

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