這“白金”在清潔能源中，鋰是大大小小的電池的關鍵成分，從為手機和筆記型電腦供電的電池到電網規模的儲能係統。

儘管相對豐富，但由於受到電動車（EV）繁榮、淨零目標和地緣政治因素影響的複雜採購環境，這種銀白色金屬可能很快就會出現供應短缺。到 2023 年，其價值將超過 650 億美元鋰離子電池（庫）全球市場預計未來八年成長超過 23%，可能加劇鋰供應的現有挑戰。

此外，從廢電池中回收鋰不僅對環境造成負擔，而且效率極低——普利克爾·阿賈揚 (Pulickel Ajayan) 領導的萊斯大學研究團隊正在努力改變這一現狀。

在他們的最新研究發表於先進功能材料，研究人員描述了一種快速、高效且環保的選擇性鋰回收方法，使用微波輻射和易於生物降解的溶劑。研究結果表明，新製程可以在短短 30 秒內回收廢棄鋰離子電池陰極中多達 50% 的鋰，克服了鋰離子電池回收技術的重大瓶頸。

兩位主要作者之一的索希尼·巴塔查亞(Sohini Bhattacharyya) 表示：「近年來，我們看到鋰離子電池的使用量大幅增長，這不可避免地引發了人們對陰極中使用的鋰、鈷和鎳等關鍵金屬的可用性的擔憂。“因此，回收廢棄鋰離子電池來回收這些金屬非常重要。”

傳統的回收方法通常涉及刺激性酸，而低共熔溶劑 (DES) 等替代環保溶劑卻在效率和經濟可行性方面遇到困難。此外，目前的回收方法只能回收不到 5% 的鋰，這主要是由於過程中的污染和損失以及回收過程中的能源密集性質造成的。

研究的另一位主要作者、萊斯大學博士生Salma Alhashim 表示：「回收率如此之低，因為鋰通常是在所有其他金屬之後最後沉澱出來的，因此我們的目標是弄清楚如何專門針對鋰。

「在這裡，我們使用的 DES 是氯化膽鹼和乙二醇的混合物，從我們之前的工作中得知，在這種 DES 浸出過程中，鋰被氯離子從氯化膽鹼中分離出來並浸出到溶液中。

為了浸出鈷或鎳等其他金屬，氯化膽鹼和乙二醇必須參與這個過程。研究人員知道這兩種物質中只有氯化膽鹼善於吸收微波，因此研究人員將電池廢料浸入溶劑中，並以微波輻射噴射。

「這使我們能夠比其他金屬選擇性地浸出鋰，」巴塔查亞說。“在這個過程中使用微波輻射類似於廚房微波爐快速加熱食物的方式。能量直接轉移到分子，使反應發生得比傳統加熱方法快得多。”

與油浴等傳統加熱方法相比，微波輔助加熱可以達到類似的效率，速度快了近 100 倍。例如，使用基於微波的工藝，團隊發現需要 15 分鐘才能浸出 87% 的鋰，而透過油浴加熱則需要 12 小時才能獲得相同的回收率。

Alhashim 說：“這也表明，只需調整 DES 成分即可實現對特定元素的選擇性。”“另一個優點是溶劑穩定性：因為油浴法需要更長的時間，溶劑開始分解，而微波的短加熱週期不會發生這種情況。”

這項突破性方法可以大大提高經濟和環境影響鋰離子電池回收，為日益嚴重的全球問題提供可持續的解決方案。

該研究的通訊作者 Ajayan 和萊斯大學的 Benjamin M.瑪麗·格林伍德·安德森工程教授、材料科學和奈米工程教授兼系主任。