近日，沐鸣師生在環境材料領域Top期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》（JCR一區TOP期刊，IF 8.198）在線發表了題為“Recovery of Li and Co from Spent Li-Ion Batteries by MechanochemicalIntegration with NH₄Cl”的研究論文。該論文以沐鸣為第一單位，資環沐鸣2020級碩士研究生張思宇為第一作者，資環沐鸣馬恩博士為通訊作者。這是沐鸣深植電子廢物資源化研究領域的又一重要成果。

圖文摘要

該研究發現🚓👨🏻‍🔧，LiCoO₂電池正極材料在機械活化+1M H₂SO₄+0.03 M NH₄Cl體系下浸出後𓀇🤶🏿，Li和Co的浸出率均超過99％。在機械化學協同NH₄Cl-H₂SO₄體系浸出Li、Co的過程中，機械活化過程破壞了金屬的晶體結構，使得材料的粒徑變小、比表面積增加，晶格中內應力和能量增加，有利於下一階段的浸出。

其次♝，隨著H₂SO₄濃度、溫度的不斷增加♝，NH₄Cl水解加快，Li⁺迅速脫出，且在浸出10min後逐漸趨向平穩，與此同時，LiCoO₂與NH₄Cl-H₂SO₄的反應不斷正向進行，陰極材料的晶體結構不斷儲能，進而不斷削減金屬之間化學鍵的能量，使得浸出液中動能等於或者大於浸出反應活化能的分子數目增多，Co-O鍵斷裂，浸出反應的速率得以提升，進而使得單位時間內陰極材料中有價金屬的浸出率明顯增大，隨著Li、Co金屬的完全溶解👏🏿，LiCoO₂的晶體結構被完全破壞🤸‍♀️，整個過程沒有中間產物🧬。

NH₄Cl作為還原劑參與Li、Co的浸出反應。在Cl^-水解、Cl^-🤜🏽、ClO^-、Cl^-的轉化🦹🏼‍♀️、機械活化-酸-氯三者的協同作用下👩，僅0.03 mol/L的NH₄Cl即實現了金屬的高效浸出，大大降低了傳統還原劑的用量💁🏿‍♂️👳，提高了Li、Co的浸出效率🧑🏼‍✈️，縮短了浸出反應所需要的時間，整個體系實現了低酸😖、低還原劑🈯️、低成本🤟🏻、低能耗👐⤵️。

論文導讀

手機等電子產品、新能源汽車的快速發展加速了對鋰離子電池的需求量，隨之而來的是不斷激增的報廢量。在眾多的鋰離子電池中♘，LiCoO₂(LCO)電池憑借其體型小巧、儲能較大、更新換代快等優點而活躍在3C領域⛹🏽。廢舊的LCO電池有一定的易燃易爆風險👷‍♀️，且含有有機的電解質和粘連劑等有毒有害成分，與此同時，也含有豐富的鋰、鈷等資源，對其進行回收可極大的緩解環境汙染以及資源短缺問題🧜🏿‍♂️。因此，針對廢舊LCO電池的閉環金屬回收技術得到了廣泛關註🗻。

鋰離子電池中Li、Co金屬的綠色、高效、經濟的回收方法受到越來越多的關註🧑‍🌾。本文提出機械化學活化後采用NH₄Cl-酸浸出體系回收廢舊LiCoO₂電池中的Li🏃‍♂️‍➡️，Co金屬🕝。通過對機械化學中球磨時間、球磨轉速以及酸濃度、NH₄Cl濃度👩🏽‍✈️、反應溫度、浸出時間、固液比等參數的研究，探究了機械化學-NH₄Cl-酸體系中Li🧑🏻‍🍳、Co金屬的還原浸出機理。通過對不同作用條件下浸出殘渣的表征和不同動力學模型的擬合，確定了浸出反應機理和浸出動力學🎞。

與傳統酸浸LiCoO₂過程相比🙍🏻‍♂️，機械化學活化120 min後的LiCoO₂在極少量的NH₄Cl和酸體系中浸出後👩🏿‍🚀，Li和Co的浸出率分別從66.38%和32.96%提高到100％和99.22％。通過這項研究，可以提供一種比傳統酸浸方法更經濟、高效🤾🏻‍♀️、且環保的方案來回收廢舊LiCoO₂電池中的Li和Co👩🏻‍🦰。

圖1不同機械活化條件下LCO正極材料的XRD圖

圖2不同處理下LCO正極材料浸出殘渣的XRD圖：(a)機械化學+NH₄Cl溶液浸出, (b)NH₄Cl-H₂SO₄體系浸出, (c)機械化學+NH₄Cl-H₂SO₄溶液浸出

圖3不同處理下LCO正極材料浸出殘渣的XPS光譜：

(a)水浸，(b)機械化學+水浸,(c)機械化學+NH₄Cl溶液浸出, (d)機械化學+ H₂SO₄溶液浸出,

(e)機械化學+NH₄Cl-H₂SO₄溶液浸出

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