吉大/天工大/苏大JACS：通过析氢催化剂重建实现锂离子电池金属的完全回收

电动汽车的大规模采用和有限金属资源的枯竭使得回收锂离子电池（LIB）势在必行。然而，目前的火法冶金和湿法冶金回收路线主要针对LiCoO₂开发，能源投入大，加工过程繁琐；因此，迫切需要替代的多功能和绿色方法。

在此，吉林大学于吉红，天津工业大学梅东海，苏州大学张伟等人报告了一种通用的策略，通过催化剂重建回收LIBs。具体而言，层状、尖晶石和多阴离子氧化物正极材料作为催化剂，在质子或氢氧化物离子的辅助下，在结构上转化为氢氧化物，有助于完全提取金属(例如，Li、Co、Ni、Mn、Fe)，高浸出率接近100%。

因此利用析氢反应（HER）作为概念证明，该工作探索了一种通过催化剂重构从锂离子电池中完全回收金属的新策略。

图1. 制备流程

总之，该工作采用LIBs的正极催化反应，近100%的金属（例如Li、Fe、Co、Ni和Mn）随着催化剂重构为氢氧化物而被提取。研究表明，催化剂重构回收是由质子或氢氧根离子辅助的。这种绿色氢耦合回收方法通常适用于所有主要类型的正极，包括聚阴离子、层状和尖晶石氧化物，例如LiCoO₂、LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂、LiNi_0.33Mn_0.33Co_0.33O₂、LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂、LiMn₂O₄和LiFePO₄，并可扩展到实际用过的软包电池。

因此，该种回收策略可以利用报废LIBs的剩余电能，并与绿色氢气生产相结合。为开发金属浸出和回收的绿色替代品提供了方法和概念上的突破。

图2. 软包电池LNMC532的回收

Complete Metal Recycling from Lithium-Ion Batteries Enabled by Hydrogen Evolution Catalyst Reconstruction, Journal of the American Chemical Society 2023 DOI: 10.1021/jacs.3c10188

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