近日，环化学院张灵恩副教授在环境领域国际顶级期刊《Environmental Science & Technology》（IF:11.4）发表题为《Advanced Upcycling with Toxic Electrolyte, Cathode and Anode in Spent Lithium-Ion Batteries from Environmental and Technological Perspectives》的综述文章。
近年来，基于全球能源可持续发展和碳中和的要求，新能源汽车已成为战略性新兴产业，市场规模快速增长。锂离子电池因其工作电压低、能量密度高、循环寿命长的优势，已成为新能源汽车的核心部件。然而，电极结构崩塌、电解液降解，容量和倍率性能衰退等是锂电池使用过程中不可避免的问题，从而导致大量废旧锂电池的产生。废旧锂电池中含有大量有毒挥发性有机物和稀有金属，如果废旧锂电池不被回收利用不仅会造成资源浪费，还会对环境和人类健康造成不可逆转性损害。
当今，在高经济效益的驱动下，关于废旧锂电池研究多聚焦于传统的金属提取，针对于电解液和正负极材料的先进循环研究很少。即便湿法冶金被认为是当今最适宜大规模应用的锂离子电池回收方法，但大量化学试剂的应用无疑增加了生产成本和环境风险。随着废旧锂电池回收真正工业化时代的到来，探究废旧锂离子电池绿色，高效，高附加值的上循环回收方法已成为当务之急。
图1 废旧锂电池中正/负极材料和电解质的先进升级循环
本综述关注了废旧锂电池毒性电解液及正负极材料升级循环的前沿技术。如图1所示，对于电解液而言，无论是提取还是分解，恢复到原始成分或分解为低碳能量转化都是电解液上循环的目标；直接再生和先进材料制备则是正负极材料升级循环的最佳策略，具有环保、成本低和低能耗的突出优势；先进石墨基材料和电池级石墨的再生为我们展示了负极材料再生的前景。本综述从技术和环境角度，总结和讨论了废旧锂电池升级循环的挑战和未来发展方向；同时，也对废旧锂电池的一体化、智能化回收策略进行了探讨和展望（如图2）。
图2 未来的安全、智能、环保的废旧锂电池回收工厂设想
张灵恩副教授2021年7月加入8188威尼斯娱人城环化学院，开展城市矿产（工业固废、危险废物及电子废物等）资源化技术开发及应用研究。作为第一/通讯作者以8188威尼斯娱人城第一单位在Environmental Science & Technology，Journal of Hazardous Materials，ACS ES&T Engineering, ACS Sustainable Chemistry & Engineering，Journal of Clean Production等中科院一区杂志发表多篇高水平论文，已获得上海市白玉兰计划“浦江”人才、国家自然科学基金委青年项目等一系列项目资助。
该工作第一作者为张灵恩副教授，第二作者为硕士研究生张宇，朱萍教授为通讯作者，8188威尼斯娱人城为唯一通讯单位，并得到了上海市“浦江”人才项目的资助和支持。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.3c01369
