阿贡实验室的电池回收新技法

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编译 / 朱 琳

编辑 / 涂彦平

设计 / 师瑜超

来源 / Autonews，作者：Jack Keebler

在电动汽车电池回收中，利润并不是一个肮脏的词。事实上，美国阿贡国家实验室的材料科学家杰西卡·达勒姆（Jessica Durham）说，这是关键，就像传统汽车和12伏铅酸电池回收一样。

“要回收电动汽车电池，就必须要有一定的利润。”达勒姆说，“否则人们不会想要这么做。我们获得的利润越多，就会有更多的人愿意采用这项技术。”

阿贡实验室的研究人员说，他们发现了一种古老的采矿方法，这种方法降低了处理废旧电池的成本，并保留了它们昂贵的金属化合物，而不像传统方法那样将它们分解成成本较低的组成部分。这种巧妙的新方法引起了电池制造商和使用这些回收材料的汽车公司的兴趣。

锂离子电池的回收利用规模尚未扩大，只有大约5%被回收利用。今天，大多数人找到了二次利用的机会，比如家用太阳能存储。

在这个电动汽车蓬勃发展的新时代，从回收电池废料中获取利润对于汽车市场的可持续成功至关重要。这些材料要么供应不足，要么不久就会供应紧张。在许多情况下，开采这些材料会破坏环境，并使工人接触有害物质。

目前，有两种主要的能源密集且昂贵的电动汽车电池回收工艺：火法冶金和湿法冶金。前者燃烧电池碎片以分离材料，后者将电池浸泡在强酸中以溶解昂贵的金属。但是一旦全部分解成它们的原材料，再重新合成这些金属化合物，将大大增加它们的成本。

达勒姆和她在芝加哥郊区实验室（隶属于美国能源部）的同事们正在倡导一种被称为泡沫浮选的“直接”回收方法，这种方法以前用于采矿提纯矿石，具体是将金属密集的阴极（负极）化合物与试剂在水浴中完整分离。

阿贡实验室的哈鲁卡·皮尼加（Haruka Pinegar）在实验室的材料工程研究设施中开始了一项实验，以在更大规模上分离单个阴极材料▼

这些试剂浴以循环水为基础。这种化学试剂选择性地与一种材料的表面发生反应，使其漂浮在溶液中，让另一种材料沉入水中。通过选择性地影响其中一个或另一个，两种材料可以分离和回收，具有良好的纯度。

达勒姆说，她的项目关注的是阴极，而不是电池的阳极或电解液，因为阴极是电池的大部分价值所在，特别是在许多制造商高使用高比例贵重钴的情况下。

“我们使用的直接回收途径有助于使回收更有利可图。”她说，“这被称为直接回收，因为我们试图直接回收材料，而不是将它们全部分解成原材料。”

研究人员预计，在不到十年的时间里，每年将有200万吨报废的电动汽车电池需要回收和再利用。显然，目前锂离子电动汽车电池的回收数量相对较低。但这种情况将发生重大变化。专家表示，回收电池的基础设施还没有准备好应对这一问题，特别是在目前电池回收利润很低的情况下。

美国阿贡国家实验室▼

根据达勒姆的说法，阿贡实验室最重要的研究伙伴之一是位于霍顿的密歇根理工大学。它在泡沫浮选工艺方面的早期工作为目前的研究、技术演示和实践扩展打下了基础。这种工艺将被用来分离旧的、新的和不同制造商电池中的各种锂氧化物混合物。

目前，这些锂氧化物包括氧化钴锂、氧化钴锰锂、氧化镍钴铝锂和磷酸铁锂。达勒姆说，制造商一直在调整他们的阴极配方，以提高安全性和功率。所有这些做法都增加了一层复杂性。

“我们选择泡沫浮选的原因是，它操作起来非常简单。”达勒姆表示，“把这些步骤或流程放在一起，得到这种漂亮的、高纯度的分离材料非常简单。有时，如果分离很困难，你可能需要在一个容器中运行两到三次，才能得到纯度超过99%的高纯度电池材料。”

在阿贡实验室，另一项研究也进行中，它研究各种电池是如何制造和组装的，以及哪些电池拆卸起来更容易、成本更低。

这是因为易于通过化学和机械分解的电池成本更低，有助于使未来的电动汽车更清洁、更便宜。

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