近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院的研究團隊在廢棄物管理和環(huán)境治理領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。該研究由陳維教授領(lǐng)導(dǎo)，他們提出了一種創(chuàng)新的電化學(xué)方法，旨在同時解決廢舊鋰離子電池正極材料的鋰資源回收和工業(yè)尾氣中氮氧化物污染物的處理問題。
這一創(chuàng)新策略的核心在于設(shè)計了一種無需外部能量輸入的回收工藝。研究團隊利用尾氣中的二氧化氮（NO2）與廢舊電池正極材料之間的電化學(xué)電位差，實現(xiàn)了鋰資源的有效回收，并將有害的二氧化氮轉(zhuǎn)化為高附加值的硝酸鋰鹽。
具體而言，該工藝通過電化學(xué)反應(yīng)，使得鋰離子自發(fā)地從廢舊鋰電池的正極材料中脫出，進(jìn)入電解液。與此同時，二氧化氮被還原為亞硝酸根離子，并與鋰離子結(jié)合生成亞硝酸鋰。這一過程中，還產(chǎn)生了約0.38伏特的輸出電壓，為系統(tǒng)提供了額外的能量。
生成的亞硝酸鋰在空氣中氧氣的作用下，會進(jìn)一步氧化為更加穩(wěn)定的硝酸鋰。硝酸鋰作為一種重要的化工原料，在農(nóng)業(yè)和化工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其價值遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)回收工藝中獲得的碳酸鋰。
這項技術(shù)的優(yōu)勢顯而易見。首先，它在無需外部能量輸入的情況下進(jìn)行，顯著降低了能耗和碳排放，與傳統(tǒng)回收工藝相比，能耗降低了90%。其次，該技術(shù)實現(xiàn)了污染物與廢棄物的協(xié)同治理，單次處理即可同時解決鋰電池廢棄和工業(yè)尾氣污染兩大環(huán)境問題。硝酸鋰產(chǎn)物的價值較傳統(tǒng)回收方式提高了30%以上，帶來了顯著的經(jīng)濟效益。
研究團隊還對該工藝的全生命周期成本進(jìn)行了測算，結(jié)果顯示其成本僅為火法冶金技術(shù)的五分之一，且金屬回收率超過98%。這一成果不僅為鋰資源的回收提供了一種高效、環(huán)保且具有經(jīng)濟價值的全新解決方案，還為工業(yè)尾氣的治理提供了新的思路。
陳維教授團隊在鋰電池回收領(lǐng)域一直走在前列，此前已成功開發(fā)出帶電破碎、低溫?fù)]發(fā)等創(chuàng)新工藝。此次的電化學(xué)回收方法，再次展示了該團隊在廢棄物管理和環(huán)境治理方面的卓越能力。
展望未來，研究團隊計劃進(jìn)一步優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計，提升能量輸出效率，并探索鈷、鎳等貴金屬的同步回收方案，以期在廢棄物管理和環(huán)境治理領(lǐng)域取得更多突破。
