郑州大学,新发Journal of Cleaner Production!

随着全球电动汽车产业的爆发式增长，数以百万计的废旧锂离子电池即将在未来十年迎来"退役潮"。这些电池中富含锂、钴、镍等战略金属资源，堪称一座座待开发的"城市矿山"；然而若处置不当，其中的有毒重金属和电解液又将对土壤和水源造成持久污染。传统回收工艺往往像"用大锤砸核桃"——无论是高温熔炼还是强酸浸泡，都需要消耗大量能源和化学试剂，且需经过复杂的分离提纯步骤才能获取单一金属元素。如何在保证环境友好的前提下，像"外科手术"般精准、高效地提取特定金属，已成为学术界和产业界共同面临的紧迫课题。

本研究巧妙地将"闪速焦耳加热"这一瞬间通电发热技术引入电池回收领域，发明了一种超快选择性氯化策略。郑州大学范阳阳、黄宇坤团队研究团队将废旧电池正极材料与食盐（氯化钠）和炭黑混合，通过短短3秒的高压脉冲放电，将混合物瞬间加热至1500摄氏度以上。在这一极端非平衡条件下，材料内部的锂原子会"主动出走"并转化为易溶于水的氯化锂，而镍、钴、锰等过渡金属则被还原为不溶于水的金属单质或低价氧化物，实现了锂与其他金属的"一步分离"。实验显示，仅需用水浸泡，即可回收超过92%的锂，而后续酸浸能提取96%以上的过渡金属。该方法不仅能在数秒内完成传统方法数小时的反应，还成功适用于三元材料、钴酸锂、锰酸锂等主流电池类型，为构建绿色、高效的电池闭环回收体系提供了全新的技术范式。

本研究创新性地将闪速焦耳加热（FJH）技术与选择性氯化策略相结合，突破了传统电池回收高能耗、长流程的技术瓶颈，实现了废旧锂电正极材料的超快、精准分离。通过在秒级时间内（3 s）施加强脉冲电流（36 V），将NCM811/NaCl/炭黑混合物瞬时加热至1500°C以上，构建了极端非平衡反应环境，诱导"内还原-外迁移-表面氯化"的协同机制：碳热还原驱动Li⁺从晶格内部向表面迁移并转化为水溶性LiCl（浸出效率92.4%），而镍、钴、锰等过渡金属则被还原为金属单质或低价氧化物留存固相，实现了锂与过渡金属的"一步化学解码"与空间分离。该方法不仅适用于NCM622、LCO、LMO等多种主流正极体系，构建了从锂优先提取到过渡金属回收的完整闭环工艺，更在原子尺度揭示了超快加热下的物相重构规律，为高通量、低成本的电池资源化处理提供了全新范式。未来研究可进一步优化FJH反应器设计与工艺放大参数，探索多元掺杂正极材料的普适性机制，推动该技术向工业化连续生产转化，助力新能源产业的循环经济建设。

Ying He, Kai Yang, Hanrui Zhang, Yan Liu, Yijun Cao, Yukun Huang, Yangyang Fan. Ultrafast and selective recovery of lithium from spent cathodes via flash Joule heating-driven chlorination, Journal of Cleaner Production, Volume 542, 2026, 147620, ISSN 0959-6526, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2026.147620.