隨著社會的發(fā)展和清潔能源的開發(fā)，作為高效儲能裝置的鋰離子電池正廣泛應用于各個領域。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，定會產(chǎn)生大量的廢棄鋰電池，如處理不當，將會造成嚴重的環(huán)境污染。因此，針對廢舊鋰離子電池的回收和再利用這一問題，在國家自然科學基金、學校雙一流學科建設經(jīng)費和科技處中央高?；究蒲袠I(yè)務費的資助下，吳興隆教授小組突破傳統(tǒng)廢舊鋰電池 經(jīng)濟化回收概念的限制，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，不拘泥于有價金屬回收的傳統(tǒng)思想，而是更強調(diào)將原有廢舊電池材料改性再利用，可同時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。

在該策略的指導下，對于廢舊鋰離子電池的石墨負極材料，對其進行回收與簡單熱處理，成功應用于新型的鈉/鉀離子電池中，表現(xiàn)出了良好的電化學性能。并對儲鈉/鉀過程進行了深入的脫嵌機理分析，首次揭示了其表現(xiàn)出的非整數(shù)階脫嵌鈉/鉀特性，為類似插層類負極材料的研究和石墨負極在鈉/鉀離子電池中的應用奠定了基礎。相應研究成果以“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)表于國際頂級學術期刊《Energy & Environmental Science》(2019, 12, 3575-3584)后，也受到了Chemistry World的跟蹤采訪和報道。論文第一作者為吳興隆教授指導的碩士研究生梁皓杰。

對于鋰離子電池廢舊正極材料，通過簡單的化學方法，由廢舊的錳酸鋰氧化物正極出發(fā)，設計合成了穩(wěn)定的磷酸錳鐵鋰等磷酸鹽正極材料，并重新應用于高比能鋰離子電池中，表現(xiàn)出了良好的電化學性能。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電網(wǎng)絡，實現(xiàn)了無污染化再利用。相關研究成果以“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的碩士研究生楊洋。此外，針對鋰離子電池氧化物廢舊正極材料，還設計了相應的再利用路線，將其成功應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)濟效益，在發(fā)表論文之前，相應研究成果也申請了一系列發(fā)明專利，為將來促進東北師范大學成果應用和轉(zhuǎn)化奠定了基礎。