近日，化工學院吳明鉑教授團隊在綜合性國際頂級期刊《Nature Communications》上發(fā)表了題為“Efficient recycling of spent Li-ion battery cathodes by laser-induced high-temperature thermal shock”的研究論文。該期刊影響因子為15.7，在中科院分區(qū)中位列綜合類一區(qū)TOP期刊。

隨著鋰離子電池（LIBs）商業(yè)化規(guī)模的不斷擴大，廢舊LIBs的數(shù)量也顯著增加。而廢舊LIBs具有環(huán)境風險和資源價值的雙重屬性，因此，廢舊LIBs的回收對于可持續(xù)資源管理和環(huán)境保護至關重要。火法冶金和濕法冶金是目前主要的回收方法，但這兩種方法通常依賴于高溫熔煉或強酸/堿，導致了嚴重的環(huán)境污染以及較高的成本。此外，上述方法在回收戰(zhàn)略性金屬時效率較低，且回收周期長。因此，為實現(xiàn)戰(zhàn)略金屬資源的可持續(xù)循環(huán)利，研究團隊提出了一種快速、高效、環(huán)境友好且成本可控的激光回收策略。

通過激光誘導高溫熱沖擊策略，可在數(shù)秒內將正極活性物質與鋁箔快速分離。同時，激光瞬時的高溫熱沖擊效應促進了難熔金屬氧化物的還原和雜質層的分解，增加了比表面積，顯著改善了后續(xù)金屬浸出過程的熱力學和動力學。此外，激光輻照引起的快速加熱和冷卻特性產生的氧空位，能調節(jié)材料的電子結構和表面性質，進一步提高金屬浸出效率。當使用0.1 M HCl浸出時，與未處理材料相比，Li、Co、Ni和Mn的浸出效率分別提高了22.2%、147.5%、125.6%和140.0%。即使使用0.5 M HCl，廢舊正極材料中超過97%的金屬也能被高效回收。生命周期評估（LCA）和技術經(jīng)濟分析（TEA）表明，激光策略有效降低了能耗和溫室氣體排放，每公斤原料的利潤達到$ 4.30，具有顯著的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

論文第一作者為中國石油大學（華東）博士研究生曹寧，通訊作者為青島科技大學吳明鉑教授、中國石油大學（華東）顧鑫副教授。本研究得到國家自然科學基金重點項目、山東省“泰山學者”特聘專家人才項目等項目的資助。青島科技大學與中國石油大學（華東）的緊密合作，充分發(fā)揮了雙方在儲能材料和反應工程領域的優(yōu)勢，為成果的取得奠定了堅實基礎。

Ning Cao, Yang Zhang, Xin Gu*, andMingbo Wu*.Efficient recycling of spent Li-ion battery cathodes by laser-induced high-temperature thermal shock[J]. Nature Communications, 2025, DOI:10.1038/s41467-025-62434-1.