这“白金”在清洁能源中，锂是大大小小的电池的关键成分，从为手机和笔记本电脑供电的电池到电网规模的储能系统。

尽管相对丰富，但由于受到电动汽车（EV）繁荣、净零目标和地缘政治因素影响的复杂采购环境，这种银白色金属可能很快就会出现供应短缺。到 2023 年，其价值将超过 650 亿美元锂离子电池（库）全球市场预计未来八年增长超过 23%，可能加剧锂供应的现有挑战。

此外，从废电池中回收锂不仅对环境造成负担，而且效率极低——普利克尔·阿贾扬 (Pulickel Ajayan) 领导的莱斯大学研究团队正在努力改变这一现状。

在他们的最新研究发表于先进功能材料，研究人员描述了一种快速、高效且环保的选择性锂回收方法，使用微波辐射和易于生物降解的溶剂。研究结果表明，新工艺可以在短短 30 秒内回收废锂离子电池阴极中多达 50% 的锂，克服了锂离子电池回收技术的重大瓶颈。

两位主要作者之一的索希尼·巴塔查亚 (Sohini Bhattacharyya) 表示：“近年来，我们看到锂离子电池的使用量大幅增长，这不可避免地引发了人们对阴极中使用的锂、钴和镍等关键金属的可用性的担忧。”该研究的负责人和莱斯学院博士后研究员，在阿贾扬（Ajayan）管理的纳米材料实验室工作。“因此，回收废锂离子电池来回收这些金属非常重要。”

传统的回收方法通常涉及刺激性酸，而低共熔溶剂 (DES) 等替代环保溶剂却在效率和经济可行性方面遇到困难。此外，目前的回收方法只能回收不到 5% 的锂，这主要是由于过程中的污染和损失以及回收过程中的能源密集型性质造成的。

该研究的另一位主要作者、莱斯大学博士生 Salma Alhashim 表示：“回收率如此之低，因为锂通常是在所有其他金属之后最后沉淀出来的，因此我们的目标是弄清楚如何专门针对锂。”

“在这里，我们使用的 DES 是氯化胆碱和乙二醇的混合物，从我们之前的工作中得知，在这种 DES 浸出过程中，锂被氯离子从氯化胆碱中分离出来并浸出到溶液中。”

为了浸出钴或镍等其他金属，氯化胆碱和乙二醇必须参与这个过程。研究人员知道这两种物质中只有氯化胆碱善于吸收微波，因此研究人员将电池废料浸入溶剂中，并用微波辐射对其进行喷射。

“这使我们能够比其他金属选择性地浸出锂，”巴塔查亚说。“在这个过程中使用微波辐射类似于厨房微波炉快速加热食物的方式。能量直接转移到分子，使反应发生得比传统加热方法快得多。”

与油浴等传统加热方法相比，微波辅助加热可以实现类似的效率，速度快了近 100 倍。例如，使用基于微波的工艺，团队发现需要 15 分钟才能浸出 87% 的锂，而通过油浴加热则需要 12 小时才能获得相同的回收率。

Alhashim 说：“这也表明，只需调整 DES 成分即可实现对特定元素的选择性。”“另一个优点是溶剂稳定性：因为油浴法需要更长的时间，溶剂开始分解，而微波的短加热周期不会发生这种情况。”

这一突破性方法可以极大地提高经济和环境影响锂离子电池回收，为日益严重的全球问题提供可持续的解决方案。

该研究的通讯作者 Ajayan 和莱斯大学的 Benjamin M.玛丽·格林伍德·安德森工程教授、材料科学和纳米工程教授兼系主任。