研究人員最近開發出一種新型電池回收方法，利用電池自身儲存的能量來處理材料並回收關鍵金屬。這項技術涉及觸發一種受控的熱失控過程，利用內部產生的熱量來分解複雜的電池組件，從而減少對外部能源和某些化學品的需求。這種方法在使用過的鋰離子電池內部啟動自加熱反應，從而促進材料的處理。
研究人員在一項新研究中表示，「直接的熱失控將電池加熱，以促進陰極的熱還原，從而改變元素提取的熱力學和緩慢動力學。」他們指出，從使用過的鋰離子電池中提取元素被認為是最成熟且必然的回收路徑。這一過程的關鍵在於將電池充電至特定水平，以便控制內部的最高溫度。科學家們的實驗顯示，對於一個容量為 24 安培小時的電池，當充電至 70% 時，其內部溫度可達約 1,100°C。這一熱量在電池核心中產生，使陰極材料轉化為更簡單的金屬或氧化物形態，這些形態更易於溶解。
這一過程極大地減少了對外部能源的需求，因為這在傳統回收中是一個主要的成本和環境因素。在這個新方法中，主要的能源投入是為了重新充電以啟動觸發反應的電力。經過熱事件和冷卻期後，研究人員使用簡單的磨碎和篩分技術來分離較大的銅和鋁箔片，進一步提高回收效率。
在材料回收的過程中，這一方法分為兩個階段。首先，使用水沖洗產生的粉末，以去除熱反應中產生的可溶性鋰鹽，這樣可以回收超過 60% 的總鋰。其次，使用稀鹽酸來溶解剩餘的鋰和過渡金屬，包括鎳、鈷和錳。研究報告指出，在 70% 充電水平下測試的電池，這一過程回收了超過 93% 的鋰和 95% 的過渡金屬。浸出後剩餘的石墨被發現金屬污染水平較低，這表明它可能適合在新電池中重用。
這一方法與當前的行業標準有所不同。目前的高溫冶煉技術涉及在高於 1,400°C 的爐內熔煉破碎的電池，這一過程對能源的需求量極高。水冶金則需要在強酸中溶解電池材料，這會消耗大量化學試劑並產生需要處理的液體廢物。兩種方法通常都需要多個預處理步驟。該研究還記錄了這種方法在其他電池化學中的表現。對於幾種常見的 NMC 配方，鋰的回收率超過 98%。在無鈷的鋰鐵磷酸鹽（LFP）電池中，僅通過水洗就回收了約 87.7% 的鋰。
該論文還討論了操作程序，包括機械和電氣觸發器、氣體管理的封閉策略，以及從啟動到材料提取的完整過程時間表，約為 335 分鐘。這項新技術的發展，為鋰離子電池的環保回收提供了一條可行的道路，可能會在未來的電池回收產業中發揮重要作用。
