1.文章简介
回收 LIBS 不仅可以消除潜在的环境污染，还可以回收和再利用有价值的金属。因此，回收废锂离子电池非常重要。
本文开发了一种通过催化剂重建回收废锂离子电池的简单策略。这种基于催化剂重构的方法适用于几乎所有商用 LIB 阴极系统。锂和过渡金属的高浸出效率接近 100%。
这种多功能策略克服了传统回收方法的缺点，包括 LIB 分拣和分离、繁琐的流程、高能耗、高资本成本和空气污染。此外，这种回收策略可以利用报废 LIB 的残余电能，并与绿色氢气生产相结合。
2.实验部分
正极的制备：将Li Co O2活性物质、乙炔黑导电剂和PVDF粘结剂在NMP ( 8∶1∶0 . 2)中混合，并在Kakuhunter SK - 300SII行星混合器中充分均质。将均匀的浆料浇铸在铝箔上，在60℃下空气中干燥2 h，然后在105℃下真空干燥过夜，以除去残留的溶剂。
通过催化剂重构实现金属的浸出：阴极直接作为析氢反应的催化剂，在三电极电池上进行，阴极作为工作电极，不锈钢作为辅助集流体和对电极，Hg / Hg2SO4或Hg / HgO作为参比电极。典型应用电位为-2V vs . Hg / Hg2SO4的反应时间从12小时到48小时不等。水系电解液以0.1 M磷酸二氢铵或甲酸铵( p H = 4.2)为基础。电解液可更换为氯化钠和0.2 M氢氧化钾( p H = 13.8)。反应温度25 ~ 95℃。
浸出后金属的回收：在HER反应过程中，在酸性或碱性条件下，锂离子以离子的形式溶解在溶液中，并被浓缩，然后被碳酸铵或磷酸铵沉淀。在酸性条件下，当外加电位设置为-1.2 V vs . Hg / Hg2SO4中，钴以离子形式存在于溶液中，加入氢氧化钾或碳酸铵后，钴以盐的形式被回收，当以电位为- 2 V vs . Hg / Hg2SO4，单质钴以金属钴的形式存在，直接刮下回收。在碱性电解液中，LiCoO2的过渡金属在正极中转化为Co( OH) 2，可以通过机械分离的方式收集。
3.图文要点
要点一：与火法冶金中有害气体的高排放和有价锂的损失以及湿法冶金中使用的复杂程序和危险化学品相比，催化剂重构使能的LIB回收策略简单，通用性强，可与绿色制氢耦合。
要点二：LCO 的消失归因于锂和钴离子完全浸出到溶液中，且可发现钴的溶解略微滞后于锂的溶解。虽然LFP的过渡金属的结构和价态与LCO不同，但催化HER过程中的形貌变化与LCO相似。
要点三：对于 LCO，在催化反应过程中插入质子，导致层状结构降解、锂损失和钴在弱酸性溶液中蚀刻。就 LFP 催化剂而言，氢氧根离子取代了磷酸盐和锂离子，导致结构转变为无定形氢氧化亚铁，随后溶解到溶液中。金属可以以其相应的盐或金属的形式进一步回收。
要点四：对于含 Mn 的阴极，发现随着 Mn 从 LCO 到 LNMC811、LNMC111 和 LMO 的比率增加，浸出时间更长，这与之前的报道一致，即元素 Mn 可以稳定正极材料的结构。
4.总结
在这里，本文以析氢反应 （HER） 作为概念验证，探索了一种通过催化剂重构从 LIB 中完全回收金属的新策略。采用 LIBS 的阴极催化反应，几乎∼100% 的金属（例如，Li、Fe、Co、Ni 和 Mn）与催化剂一起被提取成氢氧化物。机理研究表明，催化剂重建实现的回收由质子或氢氧根离子辅助。
这种绿色氢耦合回收方法通常适用于所有主要类型的阴极，包括聚阴离子、层状和尖晶石氧化物。
