在向清洁能源转型的过程中，锂离子电池的使用量不断增加，电池中用到的主要元素越来越稀缺和昂贵，如锂、镍、钴金属以及石墨。据外媒报道，劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）的研究人员发明了一种新型电池材料，有助于重新利用回收材料，并使电池生产过程更加安全。


通过简单且经济的方式，这种快速释放粘合剂可使锂离子电池中有价值的材料从其他组件中分离出来，然后回收在新电池中重复使用。只需要打开用快速释放粘合剂制成的电池，放在室温碱性水中，轻轻摇晃。分离的元素很容易从水中过滤出来并风干。

这与目前的锂离子回收过程形成了鲜明的对比。在现有的回收工艺中，需要首先粉碎和研磨电池，然后焚烧以将金属从其他成分中分离出来。

只需加（碱性）水

大多数电池类型中使用的粘合剂是胶状物质，包括锂离子电池和日常使用的碱性电池。

这种新型快速释放粘合剂由两种商用聚合物聚丙烯酸（PAA）和聚乙烯亚胺（PEI）制成，它们通过PEI中带正电的氮原子和PAA中带负电的氧原子之间的键连接在一起。当固态粘结剂材料被置于含有氢氧化钠的碱性水中时，钠离子突然进入键位，使两种聚合物分离。分离出来的聚合物溶解在液体中，使嵌入其中的电极组件释放出来。

该粘合剂可用于制造正、负极，价格约为两种最常用的商业粘合剂的十分之一。研究人员Chen Fang表示：“研究证明在实验室规模上实现整个过程非常容易，因此没有理由不能在工业规模上使用。”该团队认为，这种材料可以用于各种尺寸的电池。

9月下旬，该技术被R&D 100大奖认定为2022年全球开发的100项革命性技术之一。

目前，该团队正在与电池回收开发商、onTo Technologies创始人Steve Sloop合作，以完成对该产品的测试，并将其推向市场。以往实验表明，该粘结剂在高电压和低电压下都非常稳定。现在，该团队计划用这种粘结剂构建锂离子电池原型，全面分析其性能，并展示其功能性。

如果测试进展顺利，预计将顺利过渡到商业制造。Chen 表示：“为了制造新的电池，制造商需要用化学溶剂处理粘结剂，以产生包含所有电极组件的浆料，然后将其沉积在电极片上，形成所需的形状和厚度。”这需要额外的仪器或设施，以保护工人免受有毒溶剂蒸气的影响，并管理和安全处置溶剂。使用快速释放粘结剂，可省去这些步骤。

重新设计电池生命周期

据介绍，这代表了电池设计的范式转变。该团队没有设计先进的电池，而是实现了首次“为回收而设计”。

Sloop表示：“这种粘合剂有一个很大的特点，即可以通过低成本、环保的加工过程来‘解开拉链’，通过提高先进电池系统的经济和环境可持续性，使所有人受益。电池不含全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）也是一大成功。这是用于制造不粘涂层和其他许多产品的化合物家族，因为容易引起健康问题，消费者并不想使用。”

展望未来，伯克利实验室储能中心成员项目负责人Gao Liu和Sloop正在与电池公司和粘合剂制造商接洽讨论商业化。他们希望获得快速释放技术许可，以将其用于所有主要的锂离子电池品牌。该技术将有助于保护剩余的稀土金属资源。

原标题： 伯克利实验室开发快速释放粘合剂 有助于更简单经济地回收电池