厦门理工路密、罗浩联合浙大刘铁峰：废旧锂电池回收的阶段性总结和趋势前瞻

随着全球电动车销量爆发式增长，预计 2050年锂离子电池（LIBs）需求将达 6530 GWh。然而，退役电池如处理不当，不仅会导致钴、镍等稀有金属资源浪费，更会引发土壤重金属污染等环境危机。传统火法、湿法冶金回收虽能提取金属，但高温强酸条件下能耗高、污染重，难以满足“双碳”目标下的绿色制造需求。深度剖析废旧电池的残余价值并将其运用于电池回收不仅能够提高资源利用效率，更为电池回收和再利用提供了新思路，为促进“双碳”目标贡献了重要的方向。

基于此，厦门理工学院罗浩、路密联合浙江大学刘铁峰深耕于废旧锂电池的高效、绿色回收技术与增值功能应用策略，提出了热解协同电驱动的策略以回收阳极残余锂并用于再生正极材料。同时，将通过水浸法产生LiF层的回收石墨用于复合锂金属电池，极大的弥补了回收石墨的性能缺陷，有效提高了电池能量密度，实现了回收石墨的升级应用。此外，团队还梳理了废旧电池回收的研究进展，包括电池回收的相关政策，现有的工业回收技术及其弊端，直接回收的研究进展和面临的挑战、新型非闭环回收途径等。基于此，对废旧电池先进回收技术及高价值再利用的未来研究方向提出了展望，旨在保障动力电池资源可控、减少全生命周期碳排放和环境污染等做出贡献。相关文章发表在国际知名期刊Nano Energy（影响因子：16.8），Journal of Energy Chemistry（影响因子：14.0）上。

传统的火法冶金和湿法冶金工艺主要侧重于从废锂离子电池中回收有价金属（Co， Ni等）。然而，这些方法对于回收廉价的LiFePO₄并不经济。本工作[1]提出协同热解和电驱动策略，利用SEI高温分解恢复的电子通道和活性锂脱嵌层的能量势垒的显著降低，从废石墨阳极中原位回收锂，实现整个废LiFePO₄电极的完全回收。

图1. 基于协同热分解和电驱策略的失活锂回收方法设计理念。

2. 残氟自激活效应使再生石墨阳极升级利用^[2]

废旧锂离子电池石墨阳极的回收利用是推动可持续储能产业发展的重要途径。然而，再生石墨（RG）普遍存在结构和性能退化的问题。本工作[2]利用残氟自激活效应优化Li⁺迁移沉积动力学，实现Li⁺插脱和镀剥的高可逆性。设计的低N/P电池具有超高的可逆性、高容量保持性和极好的适应性。

图2.再生石墨升级利用示意图。

3. 电池多元化回收：回收技术与增值功能应用进展^[3]

3.1不同国家和地区颁布的电池回收相关政策

由于电池化学创新需要漫长的开发周期，新兴的电池技术无法迅速取代锂电池的市场主导地位。尽管人们普遍认识到电池回收的重要性，但全球废旧锂电池的回收效率仍然很低。在废旧锂电池回收巨大市场潜力的推动下，各个地区和国家相继出台了具体的回收法规。

图3. 全球回收政策的演变。

众所周知，自然元素在物质组成和化学反应中都表现出多功能性，最大限度地利用废旧电池对于提高资源效率、减少环境影响、维护生态平衡至关重要。先前的研究结果表明回收材料中包含丰富的过渡金属元素和碳基材料，一方面，过渡金属元素的未配对电子和可变氧化态使其特别适合吸附和激活反应物分子，从而提高催化效率。此外，阴极材料丰富的多孔结构、高比表面积和良好的电子导电性有利于增强吸附能力，提高催化反应速率。另一方面，较大的比表面积，良好的化学稳定性，强还原性和高机械强度等优势使得废旧阳极石墨在吸附剂和还原剂等领域具有得天独厚的优势。充分利用元素的多功能性有利于实现经济和资源的双效循环。

图4. 废电池在催化领域的应用。

图5. 废旧电池材料在电催化中的应用。

图6. 废旧电池材料在光催化等功能领域的应用。

废旧锂电池处置不当不仅会污染土壤和地下水，还会浪费本可回收利用的珍贵稀有金属资源。传统上，电池回收依赖于火法冶金和湿法冶金工艺，这些工艺消耗大量能源并产生大量环境污染物。因此，未来的发展应侧重于高效、低污染的回收技术。直接回收方法显著降低了能源消耗和化学试剂的使用，使该工艺更具经济吸引力。同时，深入了解大量退役电池在不同退化阶段的退化机制能够为特定的报废电池制定适当的回收策略。此外，必须加快设备的开发，以满足工业应用不断扩大的需求。

图7. 废旧电池高效回收的机遇与前景。

1 S. Yang, H. Luo*, Y. Li, Q. Gao, H. Li, H. Cai, X. Li, Y. Wen, Y. Tong, T. Liu*, M. Lu*, Lithium resurrection: Synergistic thermal-decomposition and electric-drive strategy enabling inactive lithium fully recycling, J. Energy Chem. (2024).

2 S. Yang, Q. Gao, Y. Li, H. Cai, X. Li, G. Sun, S. Zhuang, Y. Tong, H. Luo*, M. Lu*, Residual fluoride self-activated effect enabling upgraded utilization of recycled graphite anode, J. Energy Chem. 93 (2024) 24–31.

3 H. Luo, D. Su, S. Yang, Y. Li, Z. Shan, M. Zheng, M. Hong, T. Liu*, M. Lu*, Diversified Battery Recycling: Advances in Recovery Techniques and Value-Added Functional Applications, Nano Energy. (2025) 110973.

路密，工学博士，教授/硕士生导师，中国化学会电化学专业委员会委员、厦门市第八批“双百计划”入选者。一直从事锂离子电池材料及电池制备工艺方面的研究工作。已在Energy Storage Mater.、Nano Energy、J. Energy Chem.、Rare Metals、Chem. Commun.、J. Power Sources、Electrochim. Acta等国外学术期刊和国际会议上发表论文30余篇，授权申请发明专利3项。

罗浩，工学博士，副教授/硕士生导师，博士毕业于哈尔滨工业大学电化学工程专业；2021年7月进入郑州大学材料科学与工程学院任教；2023年8月进入厦门理工学院新能源材料与器件专业任教。致力于新能源材料与器件的相关研究，主要包括锂/钠离子电池正负极材料的设计制备、新型电解液开发、电池安全管理及电池回收及水系二次电池等。以第一作者或通讯作者在PNAS、Adv. Energy Mater.、ACS Nano、Nano-Micro Lett.、Nano Energy（2篇）、Energy Storage Mater. (3篇)、J. Energy Chem. (4篇)、Nano Res.等中科院一区期刊上发表SCI论文20余篇，多篇论文入选ESI热点/高被引论文；共同作者论文20余篇，引用近2000次，h因子23。

刘铁峰，2017年获哈尔滨工业大学博士学位。先后在广东工业大学、浙江工业大学工作。现为浙江大学化学与生物工程学院研究员。主要研究方向为锂/钠离子电池和可回收电池的绿色设计。