【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，大連化學(xué)物理研究所能源催化轉(zhuǎn)化全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室動力電池與系統(tǒng)研究部(DNL2900)陳忠偉院士團(tuán)隊(duì)在退役動力電池的可持續(xù)回收方面取得進(jìn)展，突破現(xiàn)階段萃取-沉淀-煅燒復(fù)雜三步法工藝，基于可持續(xù)浸出和共沉淀的再生策略，提出一步法退役鋰離子電池正極高質(zhì)量再生方案和向下一代動力電池正極材料轉(zhuǎn)變的新途徑，使正極材料成本分別降低38.3%和73.6%，獲得全新低成本高性能下一代儲能電池，有望加快動力電池先進(jìn)回收技術(shù)的推廣和應(yīng)用，推動電池回收行業(yè)商業(yè)化快速發(fā)展。
隨著我國鋰電池出貨量的持續(xù)增長，按照動力電池平均使用壽命5至8年計(jì)算，我國第一批投入市場的動力電池正在迎來退役期，預(yù)計(jì)2026年國內(nèi)鋰電池理論回收規(guī)模將達(dá)到231.2萬噸，這使得鋰電池回收行業(yè)成為了眾人矚目的“藍(lán)海市場”。然而，現(xiàn)階段淘汰的動力電池的規(guī)格和外形不一，特別是電芯的組分不一，為回收再利用帶來了一定的挑戰(zhàn)。
近年來，陳忠偉團(tuán)隊(duì)一直致力于退役動力電池正極/負(fù)極回收策略的設(shè)計(jì)和下一代正極材料的研發(fā)。在前期工作的基礎(chǔ)上，本工作提出低成本高質(zhì)量的正極直接再生方案，提出利用相對環(huán)保的低成本有機(jī)酸溶液萃取退役電池正極中的高價元素，同時有效去除對后期再生過程產(chǎn)生不利影響的雜質(zhì)元素。團(tuán)隊(duì)利用共沉淀再生工藝，再生得到的三元氧化物正極可逆面容量達(dá)到2.73mAh/cm2，其性能超過目前商業(yè)三元正極材料。同時，退役動力電池正極可再生為低成本NASICON鈉電正極材料，能夠穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行1200圈，按照每月充電5次計(jì)算，該正極材料可以穩(wěn)定運(yùn)行20年。此外，團(tuán)隊(duì)通過生命周期分析和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析證明，使用再生材料組裝1kWh電池組的成本將分別降低21.65和41.67美金每千瓦時，并降低了對人類健康、生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和資源稀缺性的影響。
相關(guān)研究成果以“Sustainable regeneration of spent cathodes for lithium-ion and post-lithium-ion batteries”為題，于近日發(fā)表在《自然可持續(xù)》(Nature Sustainability)上。該工作共同通訊作者為我所DNL2900組張永光研究員，第一作者為我所訪問學(xué)者楊庭舟。上述工作得到了中國科學(xué)院B類先導(dǎo)專項(xiàng)“能源電催化的動態(tài)解析與智能設(shè)計(jì)”、 遼寧濱海實(shí)驗(yàn)室、大連市科技創(chuàng)新人才支持計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。(文/史鑫 圖/楊庭舟)
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