目前,鋰離子電池由于其高能量和功率密度,已成為便攜式電子產(chǎn)品和混合動(dòng)力/全電動(dòng)汽車的主流電源。近年來,電動(dòng)汽車得到迅速地發(fā)展與普及,并有望在不久的將來代替燃油車,這將大大降低汽車的使用對環(huán)境造成的污染和對化石能源的依賴。然而,可以預(yù)見的是,在電池壽命結(jié)束時(shí)將不可避免地出現(xiàn)大量的廢舊電池。廢舊鋰離子電池不僅含有重金屬鈷、鎳等,還含有易燃有毒的電解液,如果得不到妥善處理,不僅對人類的健康發(fā)展有害,也會(huì)破壞自然生態(tài)環(huán)境。因此,如何將廢舊電池材料回收再利用的具有重要意義。目前廢舊鋰離子的回收利用普遍采用的是繁瑣的分離和復(fù)雜的提取技術(shù)。這些方法存在使用的有機(jī)溶劑成本昂貴、廢氣排放高、回收路線復(fù)雜、金屬純度不理想等明顯缺點(diǎn)限制了其在工業(yè)上的有效應(yīng)用。亟待探索廢舊電池材料回收利用的新思路,讓廢料重新獲得生機(jī)。
近日,天津大學(xué)胡文彬,陳亞楠團(tuán)隊(duì)提出了一種簡單,高效且成本低廉的策略,將廢舊電池正極材料修飾和再生成為性能優(yōu)異的電催化劑應(yīng)用在水電解過程中,成功實(shí)現(xiàn)了從廢舊電池電極材料到電催化劑的功能轉(zhuǎn)變。在該工作中廢舊電池材料通過一步修飾,搖身一變成為了水電解反應(yīng)的陽極催化劑。該催化劑的性能可與貴金屬相媲美,不但能夠大大降低電解水過程的電能消耗,同時(shí)也有望替代貴金屬從而降低電解水技術(shù)的成本,為大規(guī)模氫氣的制備提供條件。文章發(fā)表在《中國科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃》—SCIENCE CHINA Materials (2021, DOI: 10.1007/s40843-021-1682-0)上。博士生崔柏樺為本文第一作者。
該方法優(yōu)勢明顯,相比于現(xiàn)有其他廢舊電池回收利用方法,上述策略具有更低的材料損耗,更短的生產(chǎn)周期以及大規(guī)模工業(yè)化的潛力。重要的是,這一策略最大限度地有效利用電池廢料,減少可能的環(huán)境污染,節(jié)約寶貴的礦產(chǎn)資源,還能夠作為工業(yè)電解水催化劑用于氫氣的制備,可謂一舉兩得。作為一種綠色和通用的方法, 該研究為基于廢舊電池材料規(guī)?;苽鋬?yōu)良電催化劑提供了新的機(jī)遇。一方面,易于實(shí)施、產(chǎn)率高、可放大等特點(diǎn)使其具有很高的工業(yè)價(jià)值、成本優(yōu)勢和市場潛力。另一方面,廢舊電池材料的低成本高效回收利用也將為我國節(jié)能減排以及碳中和做出貢獻(xiàn)。
原標(biāo)題:變廢為寶——廢舊鋰離子電池正極材料變身高效電解水催化劑