在新能源汽車滲透率逐步提升、環保要求愈發提高及動力電池退役量不斷增加等因素綜合作用下，動力電池回收產業駛入發展快車道。動力電池回收具有很高的經濟價值、環保價值，有利于促進新能源汽車產業持續健康發展。廢舊鋰電池回收確實是門好生意。不過，目前主流的電池回收企業都不得不面對一個大麻煩，即電池回收的過程能耗大，經濟成本高，并會產生大量有毒副產品。
2月初，美國勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory，LBL)在其官方網站宣布，實驗室相關團隊已開發出一種快速釋放黏結劑(Quick-Release Binder)，使用這種快速釋放黏結劑的鋰離子電池在回收時，只需要拆開后放入常溫堿性水，輕輕搖動就能將電極成分分離，之后將所需要的成分從水中濾出并風干即可。
目前，相關團隊正在和美國電池回收企業onto technologies合作，進行測試，很快將推向市場。
據了解，黏結劑是大多數類型電池(包括鋰離子電池和常用的堿性電池)中使用的膠狀物質。電池都有兩個電極——帶正電的正極和帶負電的負極。電極由產生電流的導電化學物質制成，黏結劑將這些活性化學成分結合在一起，固定在適當的位置，以實現一致和持久的性能。
而勞倫斯伯克利國家實驗室工作人員發明的快速釋放黏結劑由兩種市售聚合物材料聚丙烯酸 (PAA) 和聚乙烯亞胺 (PEI) 制成，它們通過PEI中帶正電的氮原子和PAA中帶負電的氧原子之間的化學鍵連接在一起。
當將固體黏結材料被置于含有氫氧化鈉 (Na + OH – ) 的堿性水中時，鈉離子會進入連接位點，從而將兩種聚合物材料分開。分離的聚合物溶解到液體中，釋放出嵌入其中的任何電極成分。
左邊小瓶裝著一個電池集流體銅箔，在快速釋放黏結劑溶解后，電池中有價值的電極組件已經完全釋放出來。右邊小瓶中，黏結劑正在堿性水中快速溶解。相比之下，傳統的黏結劑像膠水一樣將電極材料強烈地黏合在集流體上，這使得分離和回收電池電極材料變得困難。
這就跟目前的廢舊鋰離子電池回收形成了鮮明的對比。據了解，以目前鋰離子電池回收技術的火法為例，需要將電池切碎和研磨，燃燒后進行金屬及元素分離?；厥者^程不僅能耗高，成本高昂，而且會釋放出必須謹慎處理的有毒化學物質。
勞倫斯實驗室團隊的快速釋放黏結劑可用于制造電池正極和負極，價格約為目前兩種最常用的電池商業黏結劑的十分之一。
伯克利實驗室能源技術領域的高級科學家、伯克利實驗室儲能中心成員、項目負責人劉杲說:“如果我們不停止燃燒電池、不停止把它們扔進垃圾桶，我們將在未來十年耗盡資源。鈷和鎳都不夠用，我們必須回收，否則跟不上市場對電池的需求?！?/span>
團隊的另一名成員表示，“在實驗室規模，制備是很容易的，我們認為推廣到商業規模也不會很困難?！眻F隊認為，這種材料可以適用于各種尺寸的電池，從手機中的小型電池到電網中的儲能電池。
團隊的測試表明，這種黏結劑可以適用于各種電池類型，例如圖中的紐扣電池。
2022年9月下旬，該技術被R&D 100 Awards評為2022年全球開發的100項革命性技術之一。
美國電池企業OnTo Technology 公司正在和劉杲的團隊合作，完成產品測試并將其推向市場。已有的實驗表明，快速釋放黏結劑在高電壓和低電壓下都非常穩定，研究人員現在計劃使用這一黏結劑構建原型鋰離子電池，以分析其性能。
在OnTo Technology 公司創始人史蒂夫·斯盧普(Steve Sloop)看來，快速釋放黏結劑代表了電池設計的范式轉變。這種設計范式不再是先設計電池并試圖在事后創建回收過程，而成為了第一個“為了回收”的設計。
假設測試進展順利，技術將順利過渡到商業制造。史蒂夫·斯盧普說，“電池不含全氟烷基和多氟烷基物質 (PFAS)，這也是一項偉大的成就——PFAS 是一種用于制造不粘涂層和許多其他產品的化合物，但可能會產生很多健康相關問題?！?/span>
據了解，這項快速釋放黏結劑的開發已經得到了美國能源部能源效率和可再生能源辦公室的支持。
376
0 
分享 0
舉報 0
收藏 0
反對 0
點贊 0
中冶有色技術平臺
換一批
評論 （0條）