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变废为宝——废旧锂离子电池正极材料变身高效电解水催化剂
目前,锂离子电池由于其高能量和功率密度,已成为便携式电子产品和混合动力/全电动汽车的主流电源。近年来,电动汽车得到迅速地发展与普及,并有望在不久的将来代替燃油车,这将大大降低汽车的使用对环境造成的污染和对化石能源的依赖。然而,可以预见的是,在电池寿命结束时将不可避免地出现大量的废旧电池。废旧锂离子电池不仅含有重金属钴、镍等,还含有易燃有毒的电解液,如果得不到妥善处理,不仅对人类的健康发展有害,也会破坏自然生态环境。因此,如何将废旧电池材料回收再利用的具有重要意义。目前废旧锂离子的回收利用普遍采用的是繁琐的分离和复杂的提取技术。这些方法存在使用的有机溶剂成本昂贵、废气排放高、回收路线复杂、金属纯度不理想等明显缺点限制了其在工业上的有效应用。亟待探索废旧电池材料回收利用的新思路,让废料重新获得生机。

近日,天津大学胡文彬,陈亚楠团队提出了一种简单,高效且成本低廉的策略,将废旧电池正极材料修饰和再生成为性能优异的电催化剂应用在水电解过程中,成功实现了从废旧电池电极材料到电催化剂的功能转变。在该工作中废旧电池材料通过一步修饰,摇身一变成为了水电解反应的阳极催化剂。该催化剂的性能可与贵金属相媲美,不但能够大大降低电解水过程的电能消耗,同时也有望替代贵金属从而降低电解水技术的成本,为大规模氢气的制备提供条件。文章发表在《中国科技期刊卓越行动计划》—SCIENCE CHINA Materials (2021, DOI: 10.1007/s40843-021-1682-0)上。博士生崔柏桦为本文第一作者。

该方法优势明显,相比于现有其他废旧电池回收利用方法,上述策略具有更低的材料损耗,更短的生产周期以及大规模工业化的潜力。重要的是,这一策略最大限度地有效利用电池废料,减少可能的环境污染,节约宝贵的矿产资源,还能够作为工业电解水催化剂用于氢气的制备,可谓一举两得。作为一种绿色和通用的方法, 该研究为基于废旧电池材料规模化制备优良电催化剂提供了新的机遇。一方面,易于实施、产率高、可放大等特点使其具有很高的工业价值、成本优势和市场潜力。另一方面,废旧电池材料的低成本高效回收利用也将为我国节能减排以及碳中和做出贡献。


21-06-08 12:23    回复
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