锂离子电池(LIBs)广泛应用于3C产品、电动汽车和可再生能源存储，随着碳中和的全球化趋势，对锂离子电池的需求在持续增长，相应地就需要更多的锂和钴，因此回收废电池具有更高的经济价值。另一方面，预计到2030年，全球废弃的锂离子电池将达到200万吨/年，如果不妥善处理，将造成严重的环境污染，对公众健康构成极大威胁。因此，回收废旧锂电中的金属元素具有重大的环境、社会和经济意义。但目前的回收技术中，火法回收存在严重的有毒气体释放的问题；直接回收存在纯度低，无法大规模使用的问题。湿法回收被认为是绿色、回收效率高且可持续的方案。不过，也存在强酸废水排放，或还原剂无法循环利用导致的回收成本高的问题。因此，有必要开发一种高效、经济、绿色的湿法回收方法，以满足锂离子电池指数级增长的需求。
中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士和唐伟研究员团队将材料接触起电这一物理现象与催化学科交叉融合，提出了接触电致催化这一新机制，开发了绿色、高效率和经济的锂电池回收技术。具体方案为，以二氧化硅（日常生活中常见的沙子主要成分）作催化剂，利用其与水接触起电产生的电子转移，诱导产生羟基自由基、超氧自由基等活性物种，来还原电极粉末中高价态的金属，实现金属的有效浸出。实验结果表明，在90 ℃，超声6小时后，钴酸锂电池中锂的浸出率达到100%，钴的浸出率达到92.19%。对于三元锂电池，在70 ℃，6小时后，锂、镍、锰、钴的浸出效率分别为94.56%、96.62%、96.54%和98.39%。相关研究成果以“A contact-electro-catalytic cathode recycling method for spent lithium-ion batteries”发表在Nature Energy上。
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图1：CEC回收锂电池流程图
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图2：金属的分离回收
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图3：催化剂的回收利用
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