乔世璋/郭再萍，最新EES综述！

全球电动汽车（EV）的持续增长导致对锂离子电池（LIB）的巨大需求，这种增长带来了两个实际挑战：1）满足电池制造中对稀有和昂贵金属的需求，2）安全地处理大量含有有毒化合物的废旧电池。因此，全球电池回收的发展对于节约资源、消除污染和确保可持续性是及时和必要的。然而，传统的火法和湿法冶金技术不可持续，新兴的直接回收技术又仅在实验室规模得到证实。

图1. LIB的降解机制

为此，澳大利亚阿德莱德大学乔世璋教授、郭再萍教授等人对电池回收取得的进展进行了批判性概述，重点关注技术解决方案和电池再生。首先，作者分析介绍了电池降解机制，其中，失效模型可以分为不可逆和可逆两类。对于未损坏但因粘结剂、集流体或电解液等组件而失效的正极材料，直接回收更为实际。在正极材料严重受损的情况下，冶金方法实际上适用于回收关键部件，但需要采用绿色和更可持续的方法。

接下来，作者对一系列湿法/火法冶金、直接回收等方法进行排序和比较，包括当前现状及如何使这些方法可持续发展。作者重点研究了新电池设计和解决方案中的闭环过程以提高电化学性能和回收利用，讨论了电池配置、电极和材料方面的回收导向设计策略以实现更容易地回收。

图2. 实际LIB回收中假设的未来以回收为导向的设计

最后，作者对未来发展方向进行了总结预测：

1）回收的预处理方面：商定的正确标签将有助于控制分类、包装和拆卸；分拣和拆卸中实际采用自动化以提高回收效率；开发或集成先进的无损测量以了解废旧电池的状况等。

2）先进的回收技术开发方面：对于直接回收，需要在实际条件下扩大回收正极材料的规模并展示其性能，以将该技术从实验室规模推广到工业规模；除正极材料外，还需要回收和再利用其他材料，包括石墨负极和电解液等。

3）新的回收导向设计方面：需要对电池组、配置和材料进行更合理的设计，使其具有固有的易回收性；材料、电极、电池的独特特性将有助于提高回收，但需要严格的检查；此外，电池技术发展迅速，新技术的发展需要设计便于回收利用。

图3. 对LIB回收未来发展的总结预测

Toward practical lithium-ion battery recycling: adding value, tackling circularity and recycling-oriented design, Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/D2EE00162D