陆俊/张山青EES: 锂离子电池及其他可持续回收利用的智能辅助预设计

为满足现代交通电气化的需求，锂离子电池（LIBs）进入了空前消耗的阶段。回收友好设计从本质上促进了自然资源的长期可持续利用，减少了废锂离子电池对环境的不利影响，并提高了回收的经济可行性。

在此，美国阿贡国家实验室陆俊研究员、澳大利亚格里菲斯大学张山青教授等人提出了锂离子电池的智能辅助预设计，包括电池管理系统和电池化学设计。作者首先介绍了当前废电池最先进的回收工艺：

路径1：基于冶金的回收 (MBR)，涉及高能耗和高污染生产（但劳动力成本和选择性低）；

路径2：人工辅助直接回收（HADR），回收流程环保，包括收集、人工分拣拆解、分离、再生、新电池生产（收集、分拣、拆解环节人工成本高）。

图1. 当前最先进的废电池回收工艺

因此，作者在经济和环境可持续（EES）回收场景中提出了智能引导的“再利用-翻新-回收”策略（“3R”策略），包括数字孪生电池、智能电池系统、材料分离和可持续电极设计在内的智能辅助预设计将成为“3R”策略的重要推动因素。这些设计可以显著提高 LIB 回收率，实现真正可再生和可持续的电池经济。

此外，这些战略将使政府能够制定强有力的法规和标准，以解决环境问题，并在全球范围内大规模生产LIB时最大限度地减少自然资源的使用。

图2. 经济和自然可持续回收中的“3R”战略

图3. 用于改进可追溯性和电池管理系统的智能辅助预设计

Intelligence-assisted predesign for sustainable recycling of lithium-ion batteries and beyond, Energy & Environmental Science 2021. DOI: 10.1039/D1EE01812D

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