传统收回废旧电池办法如火法冶金能耗高、碳排放量大且易丢失锂等轻质元素；湿法冶金虽收回功率高，但运用很多化学试剂，易构成二次污染且流程杂乱；直接再生规律受限于正极资料的异质性与污染问题，难以规模化。一起，聚氯乙烯塑料的独自处理易开释有毒氯化物，其碳资源也常被作为耗费性反响物而未得到高值化运用。因而，开发一种快速、高效、低排放且能协同处理多源废弃物的收回技能，关于完结资源循环与可持续开展至关重要。

  2025年12月31日，清华大学环境学院邓兵团队在Cell Reports Physical Science期刊宣布题为“Co-recycling of waste lithium-ion batteries and polyvinyl chloride plastics”的研讨论文。本论文提出一种根据超快电热氯化的协同收回战略，用于一起处理废旧锂离子电池正极资料和PVC塑料。该办法运用PVC作为氯化剂和复原剂，经过准确调控脉冲电流发生的瞬时高温（400–2000°C），在数秒内完结反响。锂选择性转化为水溶性氯化锂，而钴、镍、锰等过渡金属则被复原为金属或氧化物形状，随后经过水浸和稀酸浸出完结高效别离。此外，PVC中的碳在过渡金属催化下原位转化为高的附加价值的闪蒸石墨烯资料。该工艺对LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNixCoyMn₁-x-yO₂等多种正极资料均适用，金属收回率达94–99%，锂与过渡金属别离因子最高达~2600，并显着下降碳排放（84–94%）与运转本钱（85–95%）。

  （A）展现了ETC协同收回战略的三步流程：正极资料与PVC粉末混合、脉冲电流焦耳加热反响、以及水浸与酸浸别离。锂和过渡金属被选择性收回，一起PVC碳被晋级为闪蒸石墨烯。（B–E）经过调控输入电流（15–25 A）可完结反响温度（400–2000°C）与升/降温速率（每秒数十摄氏度）的准确操控，保证反响在秒级完结。（F）PVC在氮气气氛下的热重剖析显现其分两阶段分化（280–380°C开释氯，400–500°C裂解碳链）。（G）气相质谱检测到氯化氢为首要氯源，证明了PVC作为氯化剂的效果。

  （A）热力学核算标明，在温度高于335°C时，LCO更倾向于被复原为金属Co而非CoCl₂。（B）XRD图谱证明ETC反响后生成了金属Co相。（C–D）XPS谱图显现Li 1s峰位移证明了LiCl的构成，Co 2p峰显现Co³⁺被复原为Co⁰。（E–F）TEM图画显现Co颗粒被高度石墨化的碳层包裹。（G–H）在水浸试验中，随电流（即温度）添加，Li浸出功率进步而Co浸出下降，在22 A（Tmax ~1150°C）下完结了97.2%的Li收回与高达~2670的Li/Co别离因子。（I）随后运用低浓度盐酸（0.1 M HCl）即可从残渣中高效浸出Co（97.4%）。

  （A）热力学剖析标明，Mn的复原途径在1188°C以上才优于氯化途径，因而需下降PVC投料量（Cl/Li摩尔比降至2:1）以按捺MnCl₂生成。（B）XRD显现反响产品为MnO和Mn₃O₄。（C）XPS标明Mn⁴⁺被复原为Mn³⁺。（D–E）SEM及EDS mapping显现粗糙的MnO晶体外表及涣散的Cl元素，标明LiCl或许熔化后从头结晶包覆在氧化物外表。（F）TEM显现Mn氧化物颗粒被石墨化碳围住。（G–H）优化条件下（Cl/Li=2:1，I=17 A），完结了94.2%的Li收回率与232的Li/Mn别离因子。（I）随后运用0.1 M HCl可浸出90.1%的Mn。

  （A）热力学核算标明Ni在低至269°C时即优先被复原为金属Ni。（B）XRD证明NCM被彻底转化为金属Co、Ni以及MnO。（C）XPS显现Ni³⁺被复原为Ni⁰。（D）SEM显现产品具有粗糙描摹，有利于浸出动力学。（E–F）TEM显现Ni颗粒被高度石墨化碳层包裹。（G–H）在优化条件（Cl/Li=6:1，I=22 A，t=13 s）下，完结了99.3%的Li收回率与~490的Li/过渡金属别离因子。（I）运用0.1 M HCl可从残渣中浸出93.8%的过渡金属（Co、Ni、Mn混合物）。

  （A–B）与独自热解PVC得到的无定形碳比较，与正极资料共收回得到的碳产品在XRD中显现出尖利的石墨衍射峰，Raman光谱中显现出显着的2D峰，标明构成了有序的石墨烯结构。（C–E）SEM和HRTEM显现产品包含片状石墨烯和颗粒状碳，石墨烯层距离约0.33 nm，层数5–8层。（F）碳守恒产率剖析标明，在正极资料过渡金属催化下，PVC碳向石墨烯的转化功率（最高~44%）优于独自处理。（G–H）GC-MS剖析标明，正极资料的存在显着按捺了PVC独自热解时发生的有害氯代有机物和多环芳烃等杂乱挥发物的生成，气体产品组成更简略。

  （A）比照了四种收回工艺（溶剂热氯化、氯化焙烧、碳热冲击、电热氯化）的物料流程图。（B–C）生命周期评价标明，ETC工艺处理每吨NCM的温室气体排放（13.7 t CO₂ eq.）和陆地酸化潜能（0.06 t SO₂ eq.）均显着低于传统办法，降幅达84–94%。（D）技能经济剖析显现，ETC的运转本钱比比照工艺下降46–95%。（E）本钱效益剖析标明，得益于高价值石墨烯副产品的收入，ETC工艺的预期净利润显着提高。（F–H）归纳收回率、选择性、本钱节省、碳守恒和能效等多维度目标，ETC工艺在收回NCM、LMO和LCO时均展现出最优的归纳功能。

  总归，本研讨提出了一种根据超快电热氯化的协同收回战略，经过运用废PVC作为氯化剂和复原剂，在秒级时间内完结了废锂离子电池正极资猜中锂与过渡金属的高选择性别离与收回。其中心机制在于准确调控焦耳加热发生的瞬时高温与反响热力学，唆使锂优先转化为水溶性LiCl，而过渡金属（Co、Ni、Mn）则被复原为金属或氧化物形状；一起，正极资猜中的过渡金属原位催化PVC裂解碳的石墨化，将其晋级为高价值的闪蒸石墨烯。该战略展现出杰出的归纳功能：对多种正极化学系统（LCO、LMO、NCM）均适用，金属收回率高达94–99%，锂/过渡金属别离因子最高达~2600；相较于传统办法，可下降84–94%的碳排放与85–95%的运转本钱，并发明额定的石墨烯产品收益，凸显了其在环境效益与经济可行性方面的两层价值。未来可探究将该战略延伸至其他含氯塑料或更杂乱的电池废物系统，并推进其向接连化、规模化演示使用开展。

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