回收鋰就像幫電池充電？一項顛覆傳統的新方法
隨著電動車與儲能系統快速擴張，鋰電池需求持續攀升，鋰已成為能源轉型不可或缺的關鍵材料。然而，鋰礦資源分布高度集中，供應容易受到地緣政治影響，使回收再利用逐漸被視為降低風險的重要解方。美國萊斯大學研究團隊近期在期刊《Joule》發表鋰電池回收新技術，為鋰回收產業帶來新的可能性。
化學結構複雜，鋰電池回收難度高
鋰電池之所以難以回收，關鍵在於其內部由多種材料與化合物構成，包括正極材料（如磷酸鐵鋰、鎳錳鈷）、負極石墨、電解液，以及銅箔與鋁箔等金屬結構，彼此緊密結合，使材料分離相當困難。
現行回收流程主要分為火法冶金與濕法冶金兩大類。在一般回收廠中，報廢電池會先進行放電處理，再拆解並粉碎成粉狀顆粒，形成俗稱的「黑粉（black mass）」。
火法冶金透過高溫熔煉方式回收金屬，流程相對成熟，但能耗高、碳排放大，且鋰在高溫下容易損失；濕法冶金則將黑粉溶解於強酸或有機溶液中，再逐步分離金屬，雖然回收率較高，但化學藥劑使用量大，廢水與廢液處理成本高，整體流程冗長，對環境亦造成負擔。
新方法「充電反應」直接回收鋰
針對傳統回收流程的瓶頸，萊斯大學研究團隊提出一種全新的電化學回收思路。研究人員的出發點相當直觀：既然在替鋰電池充電時，鋰離子會從正極材料中被拉出，為何不直接利用這個反應來回收鋰？
在這項新方法中，黑粉中的正極材料被重新製成電極，並置入電化學反應器中通電，使鋰離子從正極中釋放出來，穿過陽離子交換膜進入水相，再透過水分解反應生成的氫氧根，直接轉化為氫氧化鋰（LiOH），全程不需高溫熔煉或強酸溶解。
（Source：ScienceDirect）
回收更為簡單，更環保
研究團隊指出，這項電化學回收技術可穩定連續運作超過千小時，實驗中累計處理超過 50 克電池黑粉，產出的氫氧化鋰純度超過 99%；整個流程僅需電力、水與電池廢料本身，大幅降低能源消耗與環境負擔。
由於氫氧化鋰正是電池製造常用的原料型態，這種「直接回到電池級材料」的回收方式，有望簡化回收後的再製流程，降低成本，同時提升鋰供應鏈的韌性。
隨著電動車與儲能市場持續成長，這類創新回收技術，正逐步成為鋰電池產業不可忽視的新關鍵。
（首圖來源：Rice University）