随着电动汽车的普及，锂离子电池（LIBs）作为核心动力来源，正推动着全球交通领域的绿色转型。然而，随着大量LIBs的退役，如何高效、环保地回收这些电池成为了一个亟待解决的问题。传统的回收技术存在高能耗和二次污染的问题，难以满足现代社会对绿色可持续发展的要求。2025年2月21日，湖南理工学院的陈梁副教授、南昌航空大学的杨利明副教授及井冈山大学罗旭彪教授等在《Journal of Energy Chemistry》上发表了题为“Toward Joule heating recycling of spent lithium-ion batteries: A rising direct regeneration method”的论文，提出了一种焦耳热回收（JHR）技术，为LIBs的高效再生提供了新的思路。
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焦耳热回收技术（JHR）：通过快速、高效的杂质去除和材料再生，显著减少了回收时间，降低了环境影响，并展现出巨大的工业化潜力。
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两种实施路径：闪蒸焦耳加热（FJH）和碳热冲击（CTS），分别针对不同的预处理阶段和废旧LIBs材料。
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显著优势：JHR技术在材料性能、环境友好性和经济可行性方面的显著优势，为废旧LIBs回收技术的进步提供了新的思路和策略。
图1：焦耳加热回收技术的实现
焦耳热回收技术的核心在于利用电流通过导电材料产生热量，从而实现快速的材料再生。根据加热方式的不同，JHR可以分为接触式和非接触式两种。在LIBs的回收过程中，JHR技术主要通过以下两种路径实现：闪焦耳加热（FJH）和碳热冲击（CTS）。
图2：焦耳加热在LIBs回收中的应用
焦耳热回收技术在石墨负极和正极材料的回收中展现了显著的优势。石墨负极的快速回收：再生和升级。通过元素掺杂和涂层改性，可以进一步提升再生石墨负极的性能。
图3：焦耳加热回收的可行性
焦耳热回收技术在经济和环境方面展现出显著的优势。负极回收的优势：CTS可以同时回收石墨和铜箔，且具有低能耗、低时间成本和低碳排放的特点。FJH可以直接快速升级石墨负极，具有低成本、高收益、低水耗和低气体排放的优势。
图4：正极材料的快速回收
图4展示了焦耳热回收技术（JHR）在废旧锂离子电池正极材料再生中的应用。该技术通过FJH可以去除正极材料上的杂质并修复部分晶格缺陷，尽管其快速加热的特性限制了完全恢复晶体结构的能力。CTS方法则可以将正极材料上的PVDF转化为氟掺杂碳涂层，并与残留的无机锂盐结合形成复合CEI膜，显著提高材料的电子导电性和锂离子传输速率。此外，FJH还可以促进正极材料中金属颗粒的纳米化和均匀化，为后续的湿法冶金提取提供便利。
图5：经济和环境效益分析
图5展示了焦耳热回收技术（CTS和FJH）在废旧锂离子电池回收中的显著经济和环境效益。CTS方法可以同时回收石墨和铜箔，具有低能耗、低时间成本和低碳排放的特点。FJH方法可以直接快速升级石墨负极，具有低成本、高收益、低水耗和低气体排放的优势。这些优势使得JHR技术在经济和环境方面均展现出巨大的潜力。
图6：挑战与前景
图6展示了焦耳热回收（JHR）技术在废旧锂离子电池（LIBs）再生中的挑战与前景。尽管JHR技术具有许多优势，但也面临一些潜在的限制，例如对材料的选择有一定要求，需要考虑电阻、热导率和机械性能等因素。此外，能量控制方式的不同也要求采取不同的策略来提高效率和可持续性。未来的研究需要进一步改进直接再生技术，提升再生材料的性能和可接受度，同时创新升级技术，探索表面工程、掺杂改性等方法，以满足大规模生产的经济需求。
焦耳热回收技术为LIBs的直接再生提供了一种高效、经济、环保的新方法。它不仅能够快速去除杂质并修复材料结构，还能通过升级技术赋予再生材料新的功能和应用。未来，我们需要进一步改进直接再生技术，提升再生材料的性能和可接受度。同时，还需要进一步创新升级技术，探索表面工程、掺杂改性等方法，以满足大规模生产的经济需求。焦耳热回收技术的进一步发展，有望为废旧LIBs的绿色回收提供一个全新的解决方案。
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