新能源汽車、大規模儲能等新興技術的應用和需求，使得對發展高性能二次電池所需的電極材料、電解質和隔膜等越發重視，卻忽視了鋰離子電池（LIBs）和下一代可充電電池的資源再生和循環利用對產業可持續發展的重要性。鑑於退役動力電池的環境危害性和資源化價值的雙重屬性，在大力開發電池系統時應考慮電池的回收利用。然而，對於即將到來的動力電池退役潮，開發低成本、高效率、短流程的鋰離子電池可持續回收技術仍然面臨著嚴峻的挑戰。
北京理工大學材料學院吳鋒院士團隊多年來在電池回收利用與資源化再生方面做了大量的創新研究工作，近日在國際頂級期刊《Chemical Reviews》（影響因子54.301）上在線發表題為《Sustainable Recycling Technology for Li-Ion Batteries and Beyond: Challenges and Future Prospects》的綜述論文，對可充電電池（鋰離子電池及下一代電池新體系）的可持續性進行了系統全面的論述。
圖1 可充電電池失效機理（左）和鋰離子電池回收工藝流程（右）
作者從可持續發展的角度出發，從經濟、環境、資源和政策多角度深入分析和評估了退役動力電池的主要來源——電動汽車與傳統燃油汽車的市場競爭力，研究了可充電電池失效機理（探討了正極、負極、電解液和隔膜的失效原因和作用機制）與電池回收技術（從傳統的火法冶金、溼法冶金等回收技術創新提出材料修復再生技術、材料提取回收技術）的內在聯繫（見圖1），從經濟可行性、環境影響、技術以及安全性四個角度全面評估了電池的梯次利用、回收再生及可持續發展。
基於強制性或指導性文件的法律、法規和政策，對美國、德國、日本及中國的電池回收管理模式進行分析，研究顯示電池生命週期管理對於廢舊電池溯源管理平臺的建立和回收政策的制定等至關重要。從戰略資源和經濟需求的角度，對可充電電池的全生命週期評估進行詳細分析，提出了3R策略（Redesign、Reuse、Recycle）和4H原則（High efficiency、High economic return、High environmental benefit、High safety）（見圖2），指出可充電電池可持續性的未來新挑戰和發展前景。
圖2 電池資源化再生的3R策略和4H原則
北理工材料學院範二莎博士為第一作者、李麗教授為共同一作，陳人傑教授和吳鋒院士為通訊作者。上述研究成果得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、北京高校卓越青年科學家計劃和北京理工大學科研院創新人才支持計劃等項目經費的支持。
來源 北京理工
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