北京理工大學(xué)在Chem. Rev.上發(fā)表《鋰離子電池及電池新體系的可持續(xù)回收技術(shù)：挑戰(zhàn)和未來(lái)前景》綜述文章
發(fā)布日期：2020-03-18 供稿：材料學(xué)院
編輯：邵澤 審核：金海波 閱讀次數(shù)：
新能源汽車(chē),、大規(guī)模儲(chǔ)能等新興技術(shù)的應(yīng)用和需求,，使得對(duì)發(fā)展高性能二次電池所需的電極材料、電解質(zhì)和隔膜等越發(fā)重視,，卻忽視了鋰離子電池（LIBs）和下一代可充電電池的資源再生和循環(huán)利用對(duì)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要性,。鑒于退役動(dòng)力電池的環(huán)境危害性和資源化價(jià)值的雙重屬性，在大力開(kāi)發(fā)電池系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮電池的回收利用,。然而，對(duì)于即將到來(lái)的動(dòng)力電池退役潮,，開(kāi)發(fā)低成本,、高效率、短流程的鋰離子電池可持續(xù)回收技術(shù)仍然面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),。
北京理工大學(xué)材料學(xué)院吳鋒院士團(tuán)隊(duì)多年來(lái)在電池回收利用與資源化再生方面做了大量的創(chuàng)新研究工作,，近日在國(guó)際頂級(jí)期刊《Chemical Reviews》（影響因子54.301）上在線發(fā)表題為《Sustainable Recycling Technology for Li-Ion Batteries and Beyond: Challenges and Future Prospects》的綜述論文，對(duì)可充電電池（鋰離子電池及下一代電池新體系）的可持續(xù)性進(jìn)行了系統(tǒng)全面的論述,。
圖1 可充電電池失效機(jī)理（左）和鋰離子電池回收工藝流程（右）
作者從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā),，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境,、資源和政策多角度深入分析和評(píng)估了退役動(dòng)力電池的主要來(lái)源——電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,，研究了可充電電池失效機(jī)理（探討了正極、負(fù)極,、電解液和隔膜的失效原因和作用機(jī)制）與電池回收技術(shù)（從傳統(tǒng)的火法冶金,、濕法冶金等回收技術(shù)創(chuàng)新提出材料修復(fù)再生技術(shù)、材料提取回收技術(shù)）的內(nèi)在聯(lián)系（見(jiàn)圖1）,，從經(jīng)濟(jì)可行性,、環(huán)境影響,、技術(shù)以及安全性四個(gè)角度全面評(píng)估了電池的梯次利用、回收再生及可持續(xù)發(fā)展,。
基于強(qiáng)制性或指導(dǎo)性文件的法律,、法規(guī)和政策，對(duì)美國(guó),、德國(guó),、日本及中國(guó)的電池回收管理模式進(jìn)行分析，研究顯示電池生命周期管理對(duì)于廢舊電池溯源管理平臺(tái)的建立和回收政策的制定等至關(guān)重要,。從戰(zhàn)略資源和經(jīng)濟(jì)需求的角度,，對(duì)可充電電池的全生命周期評(píng)估進(jìn)行詳細(xì)分析，提出了3R策略（Redesign,、Reuse,、Recycle）和4H原則（High efficiency、High economic return,、High environmental benefit,、High safety）（見(jiàn)圖2），指出可充電電池可持續(xù)性的未來(lái)新挑戰(zhàn)和發(fā)展前景,。
圖2 電池資源化再生的3R策略和4H原則
北理工材料學(xué)院范二莎博士為第一作者,、李麗教授為共同一作，陳人杰教授和吳鋒院士為通訊作者,。該文章及團(tuán)隊(duì)近兩年有關(guān)電池資源化再生的主要研究工作如下：
1. Chem. Rev., 2020, DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00535 (IF="54.301," 第一作者: 范二莎博士)
2. Green Chem., 2019, DOI: DOI: 10.1039/c9gc01350d (IF= 9.405, 第一作者: 林嬌博士)
3. ACS Sustain. Chem. Eng. 2019, DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b03054 (IF="6.970," 第一作者: 范二莎博士)
4. Waste Manage., 2019, DOI: 10.1016/j.wasman.2019.01.012 (IF="5.431," 第一作者: 李麗教授)
5. Chem. Soc. Rev., 2018, DOI: 10.1039/c8cs00297e (IF="40.443," 封面文章; 第一作者：張笑笑博士)
6. ACS Sustain. Chem. Eng. 2018, DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b02503 (IF="6.970," 第一作者: 范二莎博士)
7. ACS Sustain. Chem. Eng. 2018, DOI: 10.1021/acssuschemeng.7b04373 (IF="6.970," 第一作者: 張笑笑博士)
8. Electro. Ener. Rev., 2018, DOI: 10.1007/s41918-018-0012-1 (第一作者: 李麗教授）
上述研究成果得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、國(guó)家自然科學(xué)基金、北京高校卓越青年科學(xué)家計(jì)劃和北京理工大學(xué)科研院創(chuàng)新人才支持計(jì)劃等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持,。
附作者簡(jiǎn)介：
范二莎,，1990年9月出生，現(xiàn)為北京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程博士研究生,，導(dǎo)師為李麗教授,；研究方向?yàn)殇囯x子電池回收及資源化再利用，專注于新能源材料,、材料再生,、濕法冶金、資源化再利用等多學(xué)科交叉基礎(chǔ)研究及應(yīng)用研究的發(fā)展,；作為研究骨干參與國(guó)家自然科學(xué)基金,、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等重大科研項(xiàng)目多項(xiàng)；以第一作者（或?qū)W生一作）在Chemical Reviews, ACS Sustainable Chemistry & Engineering等國(guó)內(nèi)外期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文6篇,，影響因子累計(jì)75,，合作發(fā)表SCI論文10篇，多次參加國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議并做學(xué)術(shù)報(bào)告或墻報(bào)交流,。
李麗,，材料學(xué)院教授,、博導(dǎo)，電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池循環(huán)利用戰(zhàn)略聯(lián)盟技術(shù)專家委員會(huì)副主任,、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電力儲(chǔ)能專業(yè)委員會(huì)委員,、全國(guó)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員、中國(guó)工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會(huì)電池回收與再利用分會(huì)專家委員會(huì)委員,、中國(guó)再生資源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟專家委員會(huì)委員等,，入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才、北京市優(yōu)秀人才和北京市科技新星計(jì)劃,。主要從事退役新能源汽車(chē)和儲(chǔ)能領(lǐng)域用動(dòng)力電池綠色高效回收與資源化再生,、綠色二次電池衰減機(jī)理與失效分析、新體系鉀離子電池,、先進(jìn)能源材料設(shè)計(jì)與量化模擬等研究,。承擔(dān)了國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家973計(jì)劃,、國(guó)家自然科學(xué)基金等課題,。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物發(fā)表SCI論文105篇；申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利13項(xiàng),，其中9項(xiàng)授權(quán),；在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議上做特邀／大會(huì)報(bào)告80余次，擔(dān)任數(shù)屆中美雙邊會(huì)議鋰離子電池回收技術(shù)分會(huì)主席,。
陳人杰,，材料學(xué)院教授、博導(dǎo),，國(guó)家部委專業(yè)組委員,、中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)理事（能源轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)材料分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)）、中國(guó)固態(tài)離子學(xué)會(huì)理事,、國(guó)際電化學(xué)能源科學(xué)學(xué)會(huì)（IAOEES）委員會(huì)委員、英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士,。主要從事多電子高比能二次電池新體系及鋰硫電池關(guān)鍵材料,、新型離子液體及功能電解質(zhì)材料、特種功能電源復(fù)合固態(tài)二次電池器件及薄膜材料,、綠色二次電池資源化再生利用等研究,。承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目,、北京市重大科技項(xiàng)目等課題,。發(fā)表SCI論文200余篇（IF>10的60余篇）；申請(qǐng)發(fā)明專利83項(xiàng),，獲授權(quán)35項(xiàng),；軟件著作權(quán)7項(xiàng),，學(xué)術(shù)專著2部。作為主要完成人,，獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng),、部級(jí)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)。入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才,、北京市優(yōu)秀人才,、北京市科技新星、北京高等學(xué)校卓越青年科學(xué)家等計(jì)劃,，獲評(píng)“中國(guó)工程前沿杰出青年學(xué)者”,。
吳鋒，北京理工大學(xué)杰出教授,、博導(dǎo),，中國(guó)工程院院士，國(guó)際歐亞科學(xué)院院士,，亞太材料科學(xué)院院士,，北京理工大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任，北京理工大學(xué)求是書(shū)院院長(zhǎng),，能源與環(huán)境材料學(xué)科首席教授,，北京電動(dòng)車(chē)輛協(xié)同創(chuàng)新中心清潔能源領(lǐng)域主任兼首席科學(xué)家。我國(guó)綠色二次電池與相關(guān)材料領(lǐng)域的學(xué)科帶頭人之一,，長(zhǎng)期從事新型二次電池與相關(guān)能源材料的研究開(kāi)發(fā),。承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究（973）計(jì)劃、國(guó)家高技術(shù)（863）計(jì)劃,、國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃,、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目；在 Chem. Rev. ,、 Adv. Mater. ,、 Nature Commun. 、 Nano Lett. 等著名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI收錄論文480余篇,，獲發(fā)明專利授權(quán)90余項(xiàng),；作為第一完成人獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)各一項(xiàng),，獲部級(jí)科學(xué)技術(shù)和技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)5項(xiàng),；先后獲何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、國(guó)際電池材料學(xué)會(huì)（IBA）科研成就獎(jiǎng),、美國(guó)電化學(xué)學(xué)會(huì)（ECS）電池技術(shù)成就獎(jiǎng),、國(guó)際車(chē)用鋰電池協(xié)會(huì)（IALB）杰出基礎(chǔ)與應(yīng)用研究獎(jiǎng)、終身成就獎(jiǎng),。兼任中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng),，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng),，中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)理事會(huì)成員，國(guó)家工信部新能源汽車(chē)準(zhǔn)入專家委員會(huì)委員,；多次擔(dān)任中美電動(dòng)汽車(chē)與電池技術(shù)研討會(huì)主席和動(dòng)力鋰電技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展國(guó)際論壇主席,。
分享到：