鋰離子電池廣泛應用，其高效回收對於資源循環及減碳，至關重要。香港科技大學揭示了一種原子級的新機制，闡明了長期被忽視的普通元素 － 鋁，是阻礙鋰離子電池高效回收的關鍵因素。這一發現為更潔淨、高效的回收技術奠定科學基礎。研究成果已發表於《先進科學》，獲選為封底亮點。

論文：

• https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202417737

研究成果

科大土木及環境工程學系曾超華教授及團隊，透過先進表徵技術與第一性原理模擬，發現在鋰離子電池回收過程中的機械拆解階段所產生的鋁雜質 － 長期被視為操作性雜質而未受到重視的元素 － 會滲入鎳－鈷－錳陰極材料晶體中，誘發其內部化學結構重組。鋁原子會選擇性取代晶格中的鈷元素，形成高度穩定的鋁－氧鍵，這些鍵固定了晶格中的氧，使鎳、鈷、錳這些具價值金屬在後續浸出過程中難以釋出，降低回收效率。即使是極微量的鋁污染，也足以顯著改變鎳、鈷、錳的回收表現。

此外，溶劑種類亦會影響鋁的反應。例如：鋁在甲酸中會抑制金屬釋出；在氨水中則促進金屬釋出；而在深共熔溶劑中，則表現出複雜的混合效應。這些差異突顯了精密化學設計工藝在回收過程中的重要性。

團隊利用陽極材料中的石墨，促進界面碳－氧鍵的活化，從而加速鎳－鈷－錳陰極材料的熱分解，且分解溫度大幅降低，有助於高效回收碳酸鋰（Li₂CO₃）與過渡金屬氧化物（鎳、鈷、錳）。

鋁元素的滲入，在多種金屬提取體系中（包括酸性體系、氨基體系及深共熔溶劑）抑制鎳、鈷、錳的溶出反應

利用陽極材料中的石墨，促進界面碳－氧鍵的活化

團隊表示，應重新思考「從電池到電池」的回收鏈中如何有效地管理雜質的傳輸機制，而本研究的發現，為鋰離子電池回收的兩大瓶頸 — 雜質干擾與高能耗 — 勾勒出清晰的解決方案藍圖。

研究團隊

論文通訊作者為曾超華教授。合著者包括科大博士生張鈺瑩、兩位前博士後研究員劉康博士（現為青島理工大學教授）和王萌萌博士（現為中國科學院生態環境研究中心百人計劃研究員），及來自美國加州大學柏克萊分校的合作夥伴。

曾超華教授（右二）於「電池回收國際會議暨博覽會」與合作夥伴合影

來源：香港科技大學

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