本文來自微信公眾號：環(huán)球零碳，編輯：小瀾，作者：環(huán)球零碳研究中心

回收鋰電池，不光是處理電子廢棄物，更是搶占未來新能源戰(zhàn)略資源的關鍵競爭。

從我們每天揣在口袋里的手機、桌上的筆記本電腦，到現在大街小巷跑的新能源電動汽車，這些設備的核心動力都來自鋰離子電池。在鋰電池的正極材料里，藏著鋰、鈷、鎳、錳等稀有的關鍵金屬。

如今全球都在推進清潔能源轉型，市場對這些“新能源核心金屬”的需求正在呈指數級暴漲。但這些礦產不僅全球儲量有限，地理分布還極度不均勻，很多國家都面臨資源卡脖子的問題。

因此，怎樣高效地從大量退役的鋰電池里回收這些金屬、實現循環(huán)再利用，一直是全球產業(yè)界和科研界都在全力突破的方向。

美國萊斯大學的科研團隊給出了一個讓人眼前一亮的新方案：他們研發(fā)出一種全新的浸出劑——水系氨基氯化鹽溶液，居然可以在室溫環(huán)境下，只用1分鐘就能從廢舊鋰電池里提取出65%的有價金屬。

這項研究成果已經刊發(fā)在學術期刊《Small》上，它不光帶來了一種速度驚人的快速回收技術，還給綠色浸出劑的研發(fā)重新劃定了設計邏輯。

圖說：報廢鋰離子電池正極活性材料典型濕法冶金回收工藝流程圖

https://doi.org/10.1002/smll.202513823

傳統(tǒng)的鋰電池回收方法，要么需要高溫焚燒冶煉，能耗高得驚人；要么就得用強酸、有毒化學溶劑長時間浸泡，不僅回收效率低，處理過程本身就存在不小的安全隱患和環(huán)境污染風險。

怎樣在低能耗、低污染的前提下，實現快速高效的金屬提取，一直是科學家們爭相攻堅的技術難題。

萊斯大學的研究人員一開始把目光瞄準了“低共熔溶劑”這類新型溶劑，這種溶劑由兩種及以上固體混合而成，能在遠低于各自單體熔點的溫度下變成液態(tài)。

這類溶劑本身可以溶解金屬氧化物，過去一直被認為是溫和環(huán)保的回收選項，但它有一個無法忽略的缺陷：粘性太高了。

過高的粘度會嚴重阻礙分子擴散和碰撞，導致反應速度特別慢，通常需要加熱到80℃以上，還要等上好幾個小時才能完成反應，這就讓它的實際應用性價比大打折扣。

這次研究人員沒有順著過去的思路優(yōu)化低共熔溶劑，而是換了個角度提出一個關鍵問題：真正能溶解提取金屬的，到底是復雜的“共熔”特殊狀態(tài)，還是溶劑里幾種關鍵化學成分本身的作用？

研究團隊提出假設：只要一種溶液同時滿足溶解金屬所需的幾個核心條件——合適的酸性環(huán)境、能抓取金屬離子并讓它們穩(wěn)定溶解的配位能力，還有低粘度帶來的快速傳質效果，就能成為一款優(yōu)秀的金屬浸出劑。

順著這個思路，他們選中了鹽酸羥胺這種氨基氯化鹽（HACl），把它直接溶解在普通的自來水里，就制成了一種清澈的水溶液，完全不需要傳統(tǒng)的有機溶劑。

這個看起來簡單到極致的配方，其實藏著非常精巧的化學設計。

首先是它的酸性恰到好處：鹽酸羥胺水溶液是弱酸性，剛好給金屬氧化物從正極晶體結構中脫離提供了初始驅動力，酸性環(huán)境里的氫離子會率先破壞正極材料的穩(wěn)定晶體結構。

其次，溶液里大量的氯離子擁有很強的配位能力：當金屬原子從晶體結構里被釋放出來，氯離子會馬上把金屬離子包裹起來，形成穩(wěn)定的金屬-氯絡合物，有效避免金屬離子重新沉淀或者聚集，保證它們能順利溶解在水溶液里。

最后，也是這項技術最獨特、最核心的優(yōu)勢，來自鹽酸羥胺分子自帶的“氧化還原活性中心”。

傳統(tǒng)強酸大多只是靠酸性“硬溶”金屬，而鹽酸羥胺用的是“四兩撥千斤”的巧勁。

它分子結構里的羥胺基團是強效還原劑，當接觸到正極材料里的高價鈷離子、鎳離子時，會主動給出一個電子，把這些高價金屬離子還原成更容易溶解的低價態(tài)。

這個化學反應給金屬溶解額外提供了更強的驅動力，相當于在原本的化學平衡里狠狠推了一把，讓整個反應過程大大加快。

這三個特性的協(xié)同作用，最終造就了驚人的浸出速度。

實驗結果顯示，在室溫條件下，這種便宜易得的水溶液只用1分鐘，就能從廢舊鋰電池的NMC正極材料中提取出大約65%的鋰、鈷、鎳、錳。

如果把反應時間延長到15分鐘，溫度升高到60℃，鋰、錳、鎳的浸出率更是可以輕松突破80%。和傳統(tǒng)低共熔溶劑動輒數小時的高溫加熱比起來，這個速度簡直可以說是“回收光速”。

圖說：三種氨基氯化物溶液在60℃下攪拌15分鐘后的浸出率對比

https://doi.org/10.1002/smll.202513823

研究人員還用電子顯微鏡全程觀察了浸出過程，結果完美印證了之前的推斷：不到1分鐘，原本光滑的正極材料顆粒表面就開始變得粗糙，還出現了明顯的大裂紋；3到5分鐘后，顆粒表面已經布滿孔洞，溶液順著裂縫和孔隙向內不斷侵蝕；最終原本致密的顆粒結構被徹底瓦解，變成了千瘡百孔的海綿狀碎結構。

圖說：顯微鏡下HACl水溶液中浸出過程中NMC顆粒形貌的分辨圖像

研究人員介紹，這套回收體系最大的優(yōu)勢就是可以在相對溫和的條件下工作，為開發(fā)更可持續(xù)、更適合規(guī)?；茝V的回收技術打開了新的方向。

更何況，把傳統(tǒng)的有機溶劑換成水，帶來的優(yōu)勢是全方位的。

首先，水的粘度極低，分子在水里可以自由移動，大大加快了化學反應和傳質的速度，這也是這項技術能在室溫下快速完成反應的核心物理基礎。

其次，水本身廉價、無毒、不可燃，極大簡化了廢水處理和溶劑回收的流程，明顯降低了環(huán)境負擔和操作風險，讓整個回收流程從源頭上就更綠色、更安全。

相比之下，傳統(tǒng)低共熔溶劑常用的有機成分比如乙二醇，哪怕毒性不高，合成和處理過程依然會帶來額外的環(huán)境影響。

這項研究還打通了一條完整的閉環(huán)回收路徑：研究人員用化學沉淀法從浸出液里回收了金屬，再用回收得到的原料成功合成了全新的NMC正極材料。

這意味著，這種溫和快速的水基方法完全可以接入現有的電池回收再制造產業(yè)鏈，讓寶貴的金屬資源從廢舊電池中來，再回到新電池中去，真正實現“從搖籃到搖籃”的循環(huán)經濟。

Reference：

[1]https://news.rice.edu/news/2026/scientists-rice-pioneer-faster-greener-method-recycle-lithium-ion-batteries

[2]https://interestingengineering.com/energy/rice-battery-metals-water-recycling

[3]https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.202513823