导语
面对废旧磷酸铁锂正极稳定难解、传统回收工艺高能耗低效率的行业瓶颈，江苏师范大学杨舜团队与墨尔本大学王媛团队在《ACS Nano》上发表突破性研究成果。研究团队创新性地提出低共熔溶剂辅助碳热冲击策略，在20秒内将废旧磷酸铁锂高效转化为高附加值产物，实现锂回收率97.39%，并成功将回收产物用于催化废弃塑料转化，为锂电资源循环与塑料污染治理提供了全新的协同解决方案。
研究亮点
极速转化：20秒内完成磷酸铁锂选择性分解，能耗仅为传统工艺1.2%
高效回收：锂、铁回收率分别达97.39%与99.17%，实现元素闭环循环
高值利用：回收产物Fe₂P在废弃PET醇解中催化效率达98.05%
绿色工艺：低共熔溶剂替代强酸强碱，大幅降低环境负担
图文解析
图1 通过拉曼光谱与共聚焦显微镜证实，低共熔溶剂均匀包覆磷酸铁锂颗粒，为后续瞬时反应奠定基础；温度曲线显示系统可在4秒内升至2100℃，展现超快加热能力。
图2 的XRD结果表明，低共熔溶剂包覆是实现磷酸铁锂完全转化为Fe₂P与Li₃PO₄的关键，最优条件为180A电流作用20秒，突显该方法在快速完全相转化方面的独特优势。
图3 对回收产物的形貌与结构表征显示，Fe₂P与Li₃PO₄分别形成50nm和11nm的均匀颗粒，且元素分布清晰无交叉；Fe₂P的强铁磁性为后续磁选分离提供便利。
图4 的机理研究表明，低共熔溶剂在反应中既提供强还原气氛，又有效抑制锂挥发；经济性评估显示每处理1公斤废料可获净收益约81.84美元，工业可行性显著。
图5 系统评估了Fe₂P在废弃PET解聚中的催化性能，其催化生成的DMT单体产率高达98.05%，且循环三次后仍保持优异活性，实现“电池-塑料”废弃物的协同资源化。
技术支撑
本研究的成功实施依赖于以下核心技术与工艺支持：
瞬时高温系统：具备秒级升温至2100℃的焦耳加热设备，是实现快速反应的核心
低共熔溶剂配方：氯化胆碱-尿素体系的精确配比与包覆工艺，保障反应均匀性
磁性分离技术：利用Fe₂P的铁磁特性实现产物的高效分离与提纯
催化应用验证：完整的PET醇解评价体系，证实回收产物的高值化潜力
该技术路线与极端条件材料合成、绿色溶剂技术及资源循环领域的技术积累高度契合，为复杂废弃物的协同处理提供了创新范式。
总结与展望
本研究通过低共熔溶剂辅助碳热冲击策略，成功实现了废旧磷酸铁锂正极的高效回收与高值化利用，在20秒内完成材料转化，且能耗极低。该工艺不仅实现了锂铁元素的高效回收，更将回收产物应用于塑料催化解聚，开创了“电池-塑料”废弃物协同资源化的新路径。未来，通过探索该策略在多元电池体系中的适用性及集成化工艺，有望构建更为完善的废弃物循环技术体系。
文献信息
Rapid Selective Recycling of Spent LiFePO₄ Cathodes via a Deep Eutectic Solvent-Assisted Carbothermal Shock Method
ACS Nano, 2025
DOI: 10.1021/acsnano.5c09434
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