位於萊斯大學的研究人員開發了一種新方法，利用短時間的微波處理技術從廢棄的鋰離子電池中回收有價值的材料，這一創新可能有助於解決供應短缺以及環境風險的問題。電池中所需的關鍵礦物資源在全球分佈不均且數量有限，這使得供應鏈變得脆弱。與此同時，大多數廢棄電池並未被回收，往往被丟棄在垃圾填埋場，可能會泄漏有害化學物質。根據參與研究的博士生 Gautam Chandrasekhar 的說法，回收廢電池是應對這一供應鏈壓力的最切實際方案，但研究顯示，實際上只有不到 10% 的電池廢料得以回收。
為了填補這一空白，研究團隊引入了一種微波誘導的等離子體預處理技術，能夠在相對溫和的條件下高效回收電池廢料中的金屬。該過程的工作原理是，將切碎的電池材料（稱為黑質）暴露於約 15 分鐘的能量氣體或等離子體中。這一步驟改變了金屬化合物的結構，使它們更容易提取。Chandrasekhar 表示，借助等離子體預處理，幾乎 95% 的金屬，包括鋰，都可以從電池黑質中回收，所用的酸性物質僅是檸檬中的酸。等離子體處理後，材料在室溫下用檸檬酸處理，避免了高溫或強烈工業化學品的需求，鋰則通過水進一步回收，簡化了整體過程。
傳統的回收方法依賴於高能耗的步驟和苛刻的化學品，通常僅專注於回收陰極材料，而忽略了其他組件。研究的共同作者、助理研究教授 Xiang Zhang 指出，當前的工業電池回收過程金屬提取效率極低，主要集中於陰極部分。
這一新方法的一個重要突破是回收石墨，石墨約占電池重量的 22%，但由於在傳統回收中受到損壞，通常不會再利用。研究科學家 Sohini Bhattacharyya 表示，石墨是鋰離子電池中單一體積最大的組件，作為商業電池應用中的陽極幾乎無法替代。等離子體處理有助於清潔和修復石墨，去除在電池使用過程中積累的殘留物和結構缺陷。Chandrasekhar 說，回收的石墨在重新用作電池陽極時表現出色。
研究人員表示，他們的目標是創建一個可集成到現有回收系統中的預處理步驟，以提高效率並減少環境影響。Bhattacharyya 說，我們假設使用微波誘導的等離子體來分解金屬氧化物顆粒作為預處理步驟，將使其在較弱酸中進行水冶金回收變得更加容易。該技術已經獲得專利，早期經濟分析表明，它可能優於當前的工業過程，特別是在以可重用的形式回收石墨方面。
Pulickel Ajayan，該研究小組的領導者，稱這是一種突破性的方法，可以以最小的化學和能量消耗回收電池黑質中的所有關鍵礦物。這項研究的結果已發表在《自然通訊》期刊上。
