重要成果！攻克瓶颈！
习近平总书记在党的二十大报告上提出，实施全面节约战略，推进各类资源节约集约利用，加快构建废弃物循环利用体系。
近年来，我国新能源产业发展迅速，2022年我国新能源汽车产量达到705.8万辆，预计2030年锂电池的退役量将达200万吨，其中富含的锂、镍、钴、铜等有色金属是我国长期依赖进口的战略资源。从退役锂离子电池中提取锂、镍、钴等材料，既是建立稳定原材料供应链，实现循环供应的内在要求，也可以在一定程度上缓解资源紧缺的状况，保障供应链安全。此外，退役锂电池中的有机物、氟、磷等有毒物质对环境的危害极为严重，其生态化的高效处置是确保我国新能源产业健康发展的保障。然而，目前在我国普遍采用的退役锂电池全湿法处理工艺存在锂回收率低、酸浸条件较为苛刻、产出废水废渣量大等难题。因此，迫切需要革新传统技术流程，开发高效清洁回收新技术。
北京科技大学王成彦教授团队针对以上问题，基于退役锂电材料的组元特性，通过高效转化与精深分离两大技术手段，创新开发了具有完全自主知识产权的退役锂电池多元素梯级回收与高值化利用关键技术，攻克了传统流程存在的瓶颈问题，该成果为实现可持续发展和资源回收利用提供了一种新的解决方案，具有重要的学术和实践意义。相关成果获得广东省科学技术一等奖、中国有色金属工业科学技术一等奖等。
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借鉴·融合·创新
固高效清洁回收之根基
对于退役三元锂电材料中复杂化合物的物相解离和有价金属的高效梯级回收，是实现循环再利用的前提和基础。然而由于技术基础尚不稳固，循环再利用往往难以实现，导致有价金属综合回收率低、二次废物产出量大、回收成本高等问题的出现。
为了解决上述问题，项目团队深入调查多家动力电池回收企业，对其技术路线和工艺流程等进行研究。鉴于企业普遍采用直接湿法浸出工艺，团队最初依循惯性思维尝试改进常规工艺，探讨了多种强化浸出方法，然而，结果却始终不理想。在屡次碰壁后，团队决定摒弃传统思维，转而采用先进行火法转化再湿法回收的新路径。三元锂电池正极材料是在弱氧化性气氛下将镍钴锰前驱体和锂源煅烧制备而成，通过逆向思维，团队预测在还原性气氛下可实现三元电池废料的物相解离并向简单化合物转化，从而有望实现有价金属的梯次高效回收。
在物相解离问题得到解决之后，如何实现退役三元锂电池材料中有价金属的高效梯级回收成为了首要挑战。项目团队在实验的过程中发现，三元电池废料经过还原相转化后，锂以碳酸锂形式存在，可采用水浸实现锂的选择性提取，但碳酸锂在水中溶解度较低，严重影响金属回收效率。因此，如何在低液固比下实现锂的高效浸出成为了迫切需要解决的问题。团队深入研究化工行业中粗制碳酸锂提纯方法后发现，通过向粗制碳酸锂水溶体系中通入二氧化碳（CO2），可以实现锂的高效溶解，并将其与其他不溶杂质有效分离，这一发现为三元废料优先提锂提供了全新的思路和解决方案。
逆向推导方法与交叉学科借鉴共同为三元锂电池高效清洁回收提供了关键技术突破。
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创新集成
促锂离子电池循环系统发展
基于逆向推演，团队提出自还原相转化处理退役三元锂电材料的新技术。通过对物相转化的精准调控，将不同类型三元材料解离并转化为碳酸锂、镍/钴/锰低价氧化物，为多类型复杂原料无差别化处理以及有价金属的高效回收奠定基础。同时，还原相转化过程还可同步实现毒害组分高效脱除，浸出液中F、P、COD含量相比直接浸出工艺降低90%以上。
受化工行业粗制碳酸锂提纯启发，项目团队通过在水浸时通入CO2将三元废料相转化后的碳酸锂转变为可溶于水的碳酸氢锂，实现常温、低液固比下锂的高效浸出。新技术体系锂浸出率达到90%以上，比传统流程高40%。同时在不加入昂贵的还原剂且浸出时间大幅降低的温和条件下，镍、钴、锰的酸浸出率高达99%，从而实现退役三元锂电材料中有价金属的高效梯级回收。
退役三元材料还原相转化与有价金属高效提取
项目团队持续奋进，开拓创新，不断探索锂电池回收领域，进一步研发了多项技术，包括电解液中氟、磷分离与产品化利用、三元锂电废料选择性提锰、磷酸铁锂废料选择性提锂与铁磷高值化利用、石墨废料深度净化与低成本再生、电池危废渣协同处理等。团队所获得的成果发表的论文得到诺贝尔化学奖得主Stanley Whittingham教授等知名专家的正面评价，被认为是“近年来电池回收领域的技术突破”。此外，获得授权发明专利20余项，其中9项专利实现技术转让。退役三元材料回收成套技术企业建成万吨级生产线，实现了资源综合利用程度高、产品附加值高、运行成本低等目标，同时还成功实现了污染物的近零排放，显著提升了经济、社会和环保效益，此成果经中国有色金属学会评价为“总体技术居于国际领先水平”。
技术的产业化应用
项目开发的一系列创新性技术，显著提高了退役锂电材料中关键战略金属的回收利用技术水平，实现了回收过程污染物的无害化处理。新技术的进一步推广应用将有利于建立锂离子电池生命周期的资源良性循环系统，降低我国关键金属对外依存度，促进新能源、储能产业的绿色可持续发展。
攀登科研高峰征程中
遍地荆棘
他们无所畏惧披荆斩棘
退役锂离子电池回收研究中
困难重重
他们坚定脚步永不放弃
一步一脚印执着于
构建废弃物循环利用体系
初心如磐坚定不移地
守护着国家供应链安全
USTB | 北京科技大学
出品：新媒体中心
来源：科转院
编辑：付晓振
校审：薛浪
责编：杨美偲
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