清华大学张少君课题组ES&T观点文章：锂离子电池回收——协同法规实施与技术创新实现更好电池可持续性

成果简介

近日，清华大学环境学院张少君副教授课题组在环境领域著名学术期刊 Environmental Science & Technology 上发表了题为“ Lithium-Ion Battery Recycling: Bridging Regulation Implementation and Technological Innovations for Better Battery Sustainability ”的观点文章（ Viewpoint ） 。文章探讨了锂离子电池回收在可持续电池管理中的关键作用，强调了法规实施与技术创新的结合对于推动电池可持续发展的重要 。

锂离子电池对于电气化和实现碳中和至关重要。到 2030 年，电动汽车的快速发展预计会导致交通领域锂离子电池的需求增加七倍。电池使用的迅速增长引发了人们对即将到来的锂离子电池退役热潮的极大关注，其资源需求和潜在环境影响不容忽视。针对这些问题，电池回收正在成为可持续电池管理的重要组成部分，这需要制定相关法规和推动技术进步 。

火法回收和湿法回收是当前电池正极材料回收的两种主要方法。火法冶金采用高温熔炼，湿法冶金则利用酸浸和后续的浓缩与提纯。湿法冶金因回收效率高、材料纯度高且可回收大部分电池成分而在美国和中国广泛应用；而欧洲则更倾向于火法冶金，尽管其能耗高且无法回收部分材料（如锂）。文章将当前工业化的电池回收路径按照回收方法和产品分为三种（图 1 ），包括火法回收金属盐、湿法回收金属盐和湿法回收前驱体 / 正极材料。中国在全球电池回收行业中处于领先地位，尤其是通过大规模技术创新和产业发展，例如新兴的湿法冶金回收路径（路径 3 ）可直接生产前驱体或正极材料，减少了传统湿法冶金（路径 2 ）中的复杂分离工艺。

基于研究团队的电池回收产业调研，文章指出当前回收评价方法（如欧盟电池法规的循环足迹公式）存在局限性，并提出未来锂电池材料回收碳足迹计算的研究和法规建议。第一，考虑多种回收路线（如路径 3 ）和回收产品（如回收锂盐）。第二，提升关键参数默认值的地区和行业代表性。当前企业很难提供回收阶段排放、回收率等关键参数的数据支持；特别地，分配系数的设定存在重复计算或漏算的风险，未能考虑各地区供应链的差异，因此建议现阶段使用截断法（ Cut-off ）方法进行计算。第三，磷酸铁锂电池回收路径和回收产品与三元锂电池差异较大，建议采用不同的参数进行两种电池回收效益的评估。此外，文章还强调了其他电池材料（如隔膜、电解液和石墨）回收和电池梯次利用的重要性。

本研究得到了福特汽车公司和沙特阿美公司的支持。论文的第一作者为清华大学环境学院博士研究生刘敏，论文的通讯作者为张少君副教授，论文团队成员来自清华大学、宁德时代、中汽数据、福特汽车和沙特阿美。