隨著社會(huì)的發(fā)展和清潔能源的開發(fā)，作為高效儲(chǔ)能裝置的鋰離子電池正廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。然而，鋰離子電池的可工作壽命并非無限。隨著其性能的失效，定會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄鋰電池，如處理不當(dāng)，將會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，針對(duì)廢舊鋰離子電池的回收和再利用這一問題，在國家自然科學(xué)基金、學(xué)校雙一流學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)和科技處中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)的資助下，吳興隆教授小組突破傳統(tǒng)廢舊鋰電池 經(jīng)濟(jì)化回收概念的限制，提出將廢舊鋰電池材料直接再利用于下一代二次電池的新概念，有望變廢為寶，使相關(guān)廢舊材料繼續(xù)在新型電池體系中發(fā)光發(fā)熱。該類方法，不拘泥于有價(jià)金屬回收的傳統(tǒng)思想，而是更強(qiáng)調(diào)將原有廢舊電池材料改性再利用，可同時(shí)解決新型電池體系的原料來源和廢舊鋰電池的廢料回收問題，是一箭雙雕的全新策略。

在該策略的指導(dǎo)下，對(duì)于廢舊鋰離子電池的石墨負(fù)極材料，對(duì)其進(jìn)行回收與簡單熱處理，成功應(yīng)用于新型的鈉/鉀離子電池中，表現(xiàn)出了良好的電化學(xué)性能。并對(duì)儲(chǔ)鈉/鉀過程進(jìn)行了深入的脫嵌機(jī)理分析，首次揭示了其表現(xiàn)出的非整數(shù)階脫嵌鈉/鉀特性，為類似插層類負(fù)極材料的研究和石墨負(fù)極在鈉/鉀離子電池中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。相應(yīng)研究成果以“Staging Na/K-ion de-/intercalation of graphite retrieved from spent Li-ion batteries: in operando X-ray diffraction studies and advanced anode material for Na/K-ion batteries”為題發(fā)表于國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Energy & Environmental Science》(2019, 12, 3575-3584)后，也受到了Chemistry World的跟蹤采訪和報(bào)道。論文第一作者為吳興隆教授指導(dǎo)的碩士研究生梁皓杰。

對(duì)于鋰離子電池廢舊正極材料，通過簡單的化學(xué)方法，由廢舊的錳酸鋰氧化物正極出發(fā)，設(shè)計(jì)合成了穩(wěn)定的磷酸錳鐵鋰等磷酸鹽正極材料，并重新應(yīng)用于高比能鋰離子電池中，表現(xiàn)出了良好的電化學(xué)性能。在該工藝過程中，不但有效地再利用了正極上的鋰、錳等全部金屬元素，還將原本通常以二氧化碳等形式排放而容易引起環(huán)境污染的粘結(jié)劑和炭黑等廢料，轉(zhuǎn)化成了磷酸正極中的碳導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了無污染化再利用。相關(guān)研究成果以“Effective Recycling of the Whole Cathode in Spent Lithium Ion Batteries: From the Widely Used Oxides to High-Energy/Stable Phosphates”為題發(fā)表于《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》(2019, 7,12014)上。論文第一作者為吳興隆教授指導(dǎo)的碩士研究生楊洋。此外，針對(duì)鋰離子電池氧化物廢舊正極材料，還設(shè)計(jì)了相應(yīng)的再利用路線，將其成功應(yīng)用到了鈉離子電池正極和聚合物全固態(tài)電池等新型電池體系中(Electrochimica Acta, 2019, 320, 134626和Chemistry-A European Journal, 2019, 25, 8975)。

由于廢舊鋰電池回收和再利用表現(xiàn)出來的巨大資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，在發(fā)表論文之前，相應(yīng)研究成果也申請(qǐng)了一系列發(fā)明專利，為將來促進(jìn)東北師范大學(xué)成果應(yīng)用和轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)。