我国回收废旧锂电回收共 300258 吨
他是加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士、加拿大国度最高技术奖赢得者、加拿大国度首席科学家。在 44 岁之时，便成为加拿大最年青的两院院士。
此前，他曾担任加拿大滑铁卢大学清洁能源先进材料履行室主任、滑铁卢大学电化学能源中心主任，他的名字叫陈忠伟。
2023 年，陈忠伟全职归国加盟大连物理化学有计划所。前不久，他和国内团队缠绵出了一种一步法电板回收工艺。
图 | 陈忠伟（着手：贵府图）
这是一种高附加值的再生方法，通过采选愈加环保的有机酸，不仅大大提高了电板回见效劳，也裁汰了电板回收资本。
现在，我国 90% 以上的镍和钴资源依靠入口，而废旧锂电板中蕴含这些高价金属元素。
2022 年，我国回收废旧锂电回收共 300258 吨。其中三元废物 188692 吨，磷酸铁锂废物 94551 吨，钴酸锂废物 17015 吨。
而该课题组建议的高附加值再生方法，在一步法的匡助之下，能将退役回收的正极材料中的高价金属元素浸出回收，进而行为原料并通过一步法开展共千里淀过程，从而再生成为全新的正极材料。
随后，正极材料可被用于下一代低资本、高安全的钠离子电板中，已毕向下一代储能电板的调理。
如今，碳酸锂的价钱照旧飞腾到每吨 45 万多元。在这种情况之下钠离子电板的上风握住凸起，以钠为原料的氯化钠价钱每吨惟有几千元，同期安全性和低温性能也更高。
而在本次有计划之中，该团队通过回收的方法，将退役的锂离子电板正极材料，转动为低资本的钠离子电板正极材料，大大裁汰了储能电板的资本，为低资本钠离子电板的贸易化铺平了说念路。
日前，有关论文以《锂离子和后锂离子电板废阴极的可捏续再生》（Sustainable regeneration of spent cathodes for lithium-ion and post-lithium-ion batteries）为题发在 Nature Sustainability（IF 27.6）。
杨庭舟是第一作家，大连化物所陈忠伟院士与张永光有计划员担任共同通讯作家[1]。
图 | 有关论文（着手：Nature Sustainability）
提前布局蓝海阛阓
事实上，课题组开展本次有计划基于一个庞杂的新能源布景。2023 年，大家累计录用 1420 万辆新纯电动汽车和插电式夹杂能源汽车。
好意思国和加拿大的电动汽车销量同比增长 46%，中国同比增长 36%。
与电动汽车大产大销酿成明显对比的是：退役能源电板回收要领的次序化回收率较低，无法知足行将到来的新能源汽车大范畴集中退役潮，因此能源电板回收发愤急需得到科罚。
能源电板回收，主要包括梯次哄骗和轮回哄骗。
在梯次哄骗中，假如电板容量处于 20%-80% 之间，就能用于储能电站、两轮电动车、太阳能储能系统、通讯基站等。
无锡汉神电气股份有限公司在轮回哄骗中，假如电板容量低于 20%，就要进行报废和拆解处理，进而索要内部的高价值金属元素。
现在，贸易化轮回哄骗主要选拔复杂的萃取-千里淀-煅烧三步法工艺，并采选强酸行为萃取剂，导致废液很难被再回收处理。
多年来，该团队以面向低资本、高容量、高安全性、高便利性的新式电板技巧需求为起点，聚焦能源电板范畴的有关问题，首页-微盈慧麻类有限公司开展了围绕电化学、能源、材料、东说念主工智能等多学科交叉交融的有计划。
课题组了解到：仅 2023 年我国退役能源电板总量就特出 58 万吨。瞻望到 2030 年， 首页-盛 加玉咖啡有限公司我国能源电板回收阛阓范畴将打破千亿元。
这么一个重大的阛阓范畴， 首页-微先政锁具有限公司促使他们针对能源电板的可捏续回收开展了捏续有计划，借此得以提前布局这一蓝海阛阓。
近几十年来，跟着技巧的朝上和资本的裁汰，现在在消费电子和交通电气化等行业，锂离子电板占据主导地位。
可是，上述两个驱启航分皆显露启航展放缓的迹象。
在无锂范畴，钠离子电板被以为是最有出息的技巧之一。
据宁德期间公司发布的数据显露，该公司的第一代钠离子电板的能量密度达到 60Wh/kg，常温下充电 15 分钟就能存储 80% 以上的电量，在零下 20 度的低温环境中领有 90% 以上的放电保捏率。
（着手：Nature Sustainability）
已毕向低资本钠离子电板的调理
而在更早之前，陈忠伟团队在钠离子电板、以及下一代高性能钠基正极材料的有计划中发现，钠基正极需要的过渡金属元素，与退役能源电板富含的高价值过渡金属元素恰恰吻合。
于是，他们设思通过缠绵回收决策，哄骗电板回收的神态，已毕向低资本钠离子电板的调理。
一运转，课题组定下了“四高”的有计划主见：高效劳、高安全、低资本、高性能。
在对电板回收过程进行长远了解之后，他们改良了此前锂电板正极制备时使用的全夹杂厌氧反映器进，进而打造了一步发正极再生工艺。
基于前期该团队在钠基正极上缠绵的掺杂工艺，历经近百次的配方休养之后，终于哄骗退役正极材料制备出了多种钠基正极材料。
这些材料的结构呈现出均匀的立方体阵势，仪表仪器且皆具备较高的性能。
为进一步考证钠基正极材料的可行性，课题组开展了初试放大履行和中试放大履行，履行终结显露这些钠基正极材料不错知足贸易化放大的要求。
（着手：Nature Sustainability）
为了对比一步法电板回收工艺与传统三步法回收工艺之间，该团队诱惑了一整套人命周期分析模子和经济技巧分析模子。
通过此，针对能源电板技巧和电板回收技巧从原材料冶金、到电板报废回收的全人命周期，课题组开展了模拟分析，并探讨了有关电板技巧的可行性和利润率。
据先容：
全人命周期分析，波及从原材料开采、坐蓐、使用、毁灭处理的通盘要领。
其中包括原材料索要关于环境的影响、坐蓐过程的能源耗尽和排放、电板的使用阶段、以及毁灭电板的处理神态。
经济技巧分析，则波及到关于锂电板坐蓐资本、效劳、可捏续性、以及阛阓出息的评估。
保定市保华调味品有限公司其中会斟酌坐蓐过程中的参预与产出、以及电板的性能、寿命和资本效益等身分。
详尽斟酌全人命周期分析和经济技巧分析，能更好地评估锂电板行为能源存储科罚决策的可行性和可捏续性，以过火在能源体系中所演出的变装和发展趋势。
据了解，回收再生能源电板不仅能裁汰制造新电板的资本，还能大幅减少电板人命周期内的碳排放，从而鼓舞绿色低碳发展。
当年，该团队将捏续关爱退役能源电板的可捏续回收，从电板缠绵、电板落空分辩和正极材料再生三个方面开展使命。
在电板缠绵方面，需要在缠绵阶段就斟酌轮回哄骗和拆解的便利性。
针对此：
最初，不错收受模块化缠绵，使电板组件更易于分辩和更换。
其次，不错使用环保且可再生的材料，减少无益物资的使用，匡助裁汰回收过程中的环境玷辱。
再次，通过表明电板材料的种类和比例，以便在回收过程中进行分类和处理。
临了，研发可访佛使用的电板包装和外壳，也能提高举座回见效劳。
而关于退役能源电板的落空和分辩，课题组谈论最初通过机械落空，将电板拆解为较小的颗粒，随后使用物理方法和化学方法进行分辩。 举例，磁悬技巧和浮悬技巧不错灵验去除杂质，提高正极材料的纯度。
在正极材料的可捏续再生上，该团队将进一步筛选不同的环保萃取液和正极制备方法，以用于正极材料的再生过程，助力于提高再生材料的质地和效劳。
瞻望这些措施的长入不仅能进步回见效劳，还能鼓舞电板回收行业的可捏续发展。
（着手：Nature Sustainability）
长入东说念主工智能技巧，推出第一代电板数字大脑 PBSRD Digit 1.0
与此同期，课题组也一直关爱东说念主工智能在材料范畴的应用。
最近，他们推出了第一代电板数字大脑 PBSRD Digit 1.0。该系统通过长入电化学模子和东说念主工智能技巧，简略已毕电板故障早期预警、气象计算、寿命预测等功能。
据先容，第一代电板数字大脑的中枢在于构建“电化学模子+东说念主工智能”的模子框架。
这一模子框架不仅能提高电板料理系统的准确性，保险电板的安全可靠性，还能通过机器学习握住优化自己性能、已毕自我完善。
而哄骗该团队在电化学范畴的积贮，并长入东说念主工智能的数据处理和模式识别智力，他们诱惑了一款智能算法，该算法不错及时监测电板气象、预测电板健康气象和剩余使用寿命。
此外，他们还诱惑了一款电板性能云数据库，通过网罗和分析来自不同场景和不同使命条目下的电板数据，哄骗这些数据来磨练和考证算法模子，确保电板数字大脑的高可靠性和高相宜性。
另据悉，陈忠伟院士于 2023 年加盟大连物理化学有计划所，随后组建了能源催化转动宇宙重心履行室学术委员会和能源电板与系统有计划部。
现在，陈忠伟照旧组建了百余东说念主的科研团队和工程师团队。
其中：
科研团队通过履行和有计划，产生新的科技效劳；工程师团队则讲求将这些效劳转动为可行性产物或科罚决策。
通过此，陈忠伟但愿加快科研效劳的贸易化过程，已毕从科学发现到阛阓落地的无缝衔尾。
参考贵府：
1.Yang， T.， Luo， D.， Zhang， X. et al. Sustainable regeneration of spent cathodes for lithium-ion and post-lithium-ion batteries. Nat Sustain (2024). https://doi.org/10.1038/s41893-024-01351-5
排版：刘雅坤
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