近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陳維課題組首次提出了一種基于電化學(xué)原理的綠色可持續(xù)廢棄物回收管理策略，能夠同時實現(xiàn)廢舊鋰離子電池正極材料中的鋰資源回收和工業(yè)尾氣中的氮氧化物污染物的捕獲和轉(zhuǎn)化。研究成果日前發(fā)表于《自然-可持續(xù)發(fā)展》。
研究團(tuán)隊巧妙設(shè)計了一種無能量消耗的回收方法，利用尾氣中二氧化氮的電化學(xué)還原電位與廢舊電池正極材料的電化學(xué)氧化電位差，不僅成功回收了廢舊電池正極材料中的鋰資源，還將二氧化氮轉(zhuǎn)化為高價值的硝酸鋰鹽。與此同時，這一過程還能實現(xiàn)大量的能量輸出，為鋰回收與污染物治理提供了一種高效、環(huán)保且具有經(jīng)濟(jì)價值的全新解決方案。
具體來說，鋰離子將自發(fā)地從廢舊鋰電池正極材料中脫出進(jìn)入電解液中，而另一側(cè)的二氧化氮則會被還原為亞硝酸根，兩者結(jié)合形成的亞硝酸鋰為直接的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，同時產(chǎn)生大約0.4V的輸出電壓。電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物亞硝酸鋰則會被空氣中的氧氣進(jìn)一步氧化成為更加穩(wěn)定的硝酸鋰產(chǎn)物。
進(jìn)一步地，研究人員分析了所提出的回收策略與傳統(tǒng)回收策略在經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等方面的優(yōu)劣勢。針對電池回收工藝中各個主要回收步驟的能耗、二氧化碳排放以及成本收益進(jìn)行系統(tǒng)性的核算后顯示，所提出的回收工藝在能耗和二氧化碳排放量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前主流的回收策略，表明該策略在綠色可持續(xù)經(jīng)濟(jì)上具有絕對的領(lǐng)先優(yōu)勢。對成本收益計算結(jié)果分析，表明所提出的策略也是優(yōu)于其它四種傳統(tǒng)回收策略。
相關(guān)論文信息：https://www.nature.com/articles/s41893-024-01505-5
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