废弃锂电池背后的暴利产业：仅回收市场就达1178亿
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北极星储能网讯:全球如今每年废弃的锂电池超过50万吨，其中大部分源自小型电子产品。但随着世界向电动经济转型，预计到2030年，全球对锂电池的需求将增加10倍，大部分用于电动汽车，届时废弃电池数量也将随之激增。
许多业内人士认为，废弃锂电池既是个需要解决的重大环保问题，也代表着新的机会，可以用“可循环系统”取代目前脆弱而争议不断的供应链，这个新系统用可回收材料制造新电池。据估计，到2030年，仅回收锂离子电池的市场每年就可能创造180亿美元（约合人民币1178亿）的价值，远高于2019年的15亿美元。
由于这个市场前景十分光明，包括亚马逊、松下以及许多初创公司在内，都瞄准了锂电子电池回收业务。引领美国市场的初创公司是Redwood Materials，它是特斯拉联合创始人JB·斯特劳贝尔(JB Straubel)创板的最新合资企业。自2017年以来，该公司已经建立两个工厂，目前处理来自附近松下和特斯拉工厂的所有废弃和有缺陷电池。Redwood Materials最近还与亚马逊合作，处理来自这家零售巨头的电池。
最终，Redwood Materials可以回收电池中95%到98%的镍、钴、铝、石墨和80%以上的锂。这些材料中的大部分被卖回给松下，以制造新的特斯拉电池。
联合创始人兼执行主席蒂姆·约翰斯顿(Tim Johnston)以类似的方式创建了Li-Cycle，该公司的业务结构主要围绕“中心和轮辐”模式建立。Li-Cycle打算在当地的“轮辐式”设施收集电池，并将其分成三部分：塑料外壳、混合金属(如箔)以及电池核心的活性材料。 Li-Cycle可以直接出售这些材料，或者它们运到某个中心的“枢纽”工厂，并在室温下将其浸泡在液体中，以提取出90%到95%的金属。
Li-Cycle目前有两个“轮辐式”设施在运行，分别位于加拿大安大略省和美国纽约州罗切斯特，每年总共可以拆分1万吨锂离子电池。与Redwood Materials一样，该公司希望尽快扩张，迄今已筹集了约5000万美元资金。
但展望未来，研究人员指出，以原子分解模式回收电池的长期利润率可能变得极其微薄。毕竟电池的化学结构每年都在变化，比如松下在2012年至2018年间将特斯拉电池中的钴含量大幅削减了60%。这些变化可能需要不断调整回收过程，同时也会降低利润。
更有效的方法可能是在更高水平回收电池，利用它们更大的分子结构，而不是原子。化学家、电池研究公司On Technology创始人史蒂夫·斯洛普(Steve Sloop)将电池比作公寓楼。与其拆掉木头和砖头，为什么不翻新呢？ 斯洛普希望能将电池中的活性物质浸泡在富锂的缸中，使它们恢复到原始状态。
除了技术外，扩大规模将是所有回收举措面临的主要挑战。在实验室里，将电池变成原子或更换锂相对容易。但如何收集、运输、分类、拆解、加工和重新分配即将到来的数百万吨材料却绝非如此。
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可替代贵金属催化剂，天津大学团队将锂电池废料变废为宝
由于高能量和高功率密度，锂离子电池已成为便携式电子产品和电动汽车的主流电源。随着锂离子电池产品的普及，大量废旧电池的出现，也将对生态环境保护造成压力。近日，天津大学教授胡文彬、陈亚楠团队在《中国科学材料》发表研究论文《变废为宝：富缺陷镍掺杂磷酸铁锂用于高效电催化析氧反应》，利用简单浸渍法结合电化学原位转化，可将废旧电池正极材料磷酸铁锂转变成高效的析氧反应电催化剂。
废旧电池正极材料中含有的铁元素是重要的金属矿产资源,并作为多种催化剂的主要成分广泛应用于工业催化领域。受此启发，胡文彬、陈亚楠团队尝试通过合理设计将废弃电池中的磷酸铁锂材料转化为高活性的纳米催化剂，通过引入镍元素激活电池废料中的惰性铁元素，获得了高活性镍铁基纳米片催化剂。
在催化反应过程中，近球形微米磷酸铁锂颗粒会自发转化为超薄纳米片，这一结构变化产生了大量开放空间结构，从而大大加快了催化反应过程。另一方面，镍和铁之间的协同作用还降低了电催化反应所需要的能量，进而提高了其催化活性。用此方法新获得的镍铁基纳米片催化剂，克服了废弃电池中磷酸铁锂材料颗粒尺寸大、比表面积小、活性差等问题，在催化性能测试中表现出了与其他贵金属催化剂相媲美的优异催化活性和稳定性。
据介绍，作为一种绿色且通用的方法, 研究有望实现用低成本的电池废料替代价格昂贵的贵金属催化剂，具有材料损耗低、生产周期短、产率高、可放大等特点，体现出较高的工业价值、成本优势和市场潜力。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。
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