麻省理工學院的研究人員最近開發了一種新的「自我組裝」電池材料，專門用於電動車（EV）電池的回收。當前，許多使用過的電動車電池最終會被丟棄於垃圾填埋場，原因在於回收過程既複雜又昂貴，且通常需要使用嚴苛的化學物質。麻省理工學院的新方法以「回收優先」的思想為基礎，與其先設計電池以求性能，然後再考慮如何回收，不如從一開始就設計出易於回收的電池關鍵組件。這種電池材料作為電解質，是電池中在帶正電的陰極與帶負電的陽極之間傳遞鋰離子的部件。
這種材料的特殊之處在於它能夠在簡單的有機液體中迅速分解。據該研究的第一作者Yukio Cho表示：「電解質將兩個電池電極連接在一起，並提供鋰離子的通道。因此，當需要回收電池時，整個電解質層可以自然脫落，這樣就可以分別回收電極。」這項技術的靈感來自於《哈利·波特》中的一幕，主角鄧布利多揮手清理房間的場景，Cho想知道是否可以將類似的「魔法」應用於電池回收。
Cho了解到某些分子能夠組裝成複雜結構並恢復其原始形態，於是他想到了利用這一概念來創造可回收的電池材料。這種可持續的電解質材料由稱為聚醯胺兩親分子（aramid amphiphiles，簡稱AA）的微小分子組成，這些分子可以在水中自我組裝。這些分子被設計成模仿防彈材料Kevlar的強穩定化學結構。此外，還添加了聚乙二醇（PEG）以使其能夠導電。當暴露於水中時，這些分子會自發形成耐用的納米帶，其表面可進行離子導電。這些納米帶隨後可以熱壓成固態材料。
當電池不再有用時，它會被放置在有機溶劑中。這種液體使得持有電池層的電解質溶解，這一過程類似於棉花糖在水中融化。隨著電解質的分解，整個電池也會隨之拆解，允許各個組件被輕易分類和回收。該團隊的新材料證明了其強度和韌性足以承受工作電池的苛刻環境。然而，儘管納米帶成功地在陰極和陽極之間移動鋰離子，但在快速充電和放電過程中，一種稱為極化的副作用會減慢鋰離子的移動。Cho解釋道：「鋰離子沿著納米纖維移動是沒問題的，但將鋰離子從納米纖維轉移到金屬氧化物似乎是過程中最緩慢的環節。」這最終限制了它的性能，與目前最好的商業電池相比仍有差距。
目前，這一發展仍然處於概念驗證階段，團隊計劃進一步進行實驗以優化材料的性能。如果這項技術得到應用，將有助於將鋰資源帶回美國，使現有電池中的材料得以重用。研究人員表示，這種材料可能更容易被新興的電池技術所採用，預計在未來五到十年內會出現。相關研究成果已發表在《自然化學》期刊上。
