目前，鋰離子電池由于其高能量和功率密度，已成為便攜式電子產品和混合動力/全電動汽車的主流電源。近年來，電動汽車得到迅速地發展與普及，并有望在不久的將來代替燃油車，這將大大降低汽車的使用對環境造成的污染和對化石能源的依賴。然而，可以預見的是，在電池壽命結束時將不可避免地出現大量的廢舊電池。廢舊鋰離子電池不僅含有重金屬鈷、鎳等，還含有易燃有毒的電解液，如果得不到妥善處理，不僅對人類的健康發展有害，也會破壞自然生態環境。因此，如何將廢舊電池材料回收再利用的具有重要意義。目前廢舊鋰離子的回收利用普遍采用的是繁瑣的分離和復雜的提取技術。這些方法存在使用的有機溶劑成本昂貴、廢氣排放高、回收路線復雜、金屬純度不理想等明顯缺點限制了其在工業上的有效應用。亟待探索廢舊電池材料回收利用的新思路，讓廢料重新獲得生機。

近日，天津大學胡文彬，陳亞楠團隊提出了一種簡單，高效且成本低廉的策略，將廢舊電池正極材料修飾和再生成為性能優異的電催化劑應用在水電解過程中，成功實現了從廢舊電池電極材料到電催化劑的功能轉變。在該工作中廢舊電池材料通過一步修飾，搖身一變成為了水電解反應的陽極催化劑。該催化劑的性能可與貴金屬相媲美，不但能夠大大降低電解水過程的電能消耗，同時也有望替代貴金屬從而降低電解水技術的成本，為大規模氫氣的制備提供條件。文章發表在《中國科技期刊卓越行動計劃》—SCIENCE CHINA Materials （2021， DOI: 10.1007/s40843-021-1682-0）上。博士生崔柏樺為本文第一作者。

該方法優勢明顯，相比于現有其他廢舊電池回收利用方法，上述策略具有更低的材料損耗，更短的生產周期以及大規模工業化的潛力。重要的是，這一策略最大限度地有效利用電池廢料，減少可能的環境污染，節約寶貴的礦產資源，還能夠作為工業電解水催化劑用于氫氣的制備，可謂一舉兩得。作為一種綠色和通用的方法, 該研究為基于廢舊電池材料規模化制備優良電催化劑提供了新的機遇。一方面，易于實施、產率高、可放大等特點使其具有很高的工業價值、成本優勢和市場潛力。另一方面，廢舊電池材料的低成本高效回收利用也將為我國節能減排以及碳中和做出貢獻。

Waste to wealth: Defect-rich Ni-incorporated spent LiFePO4 for efficient oxygen evolution reaction. Baihua Cui, Chang Liu, Jinfeng Zhang, Jijun Lu, Siliang Liu, Fangshuai Chen, Wei Zhou*, Guoyu Qian, Zhi Wang, Yida Deng, Yanan Chen* and Wenbin Hu*. SCIENCE CHINA materials. 2021, DOI: 10.1007/s40843-021-1682-0. https://doi.org/10.1007/s40843-021-1682-0

作者簡介：

胡文彬，天津大學材料科學與工程學院，教授，1994年獲中南大學有色金屬冶金專業博士學位，同期到上海交通大學金屬基復合材料國家重點實驗室從事博士后科研工作。1996年5月出站后留在實驗室工作并晉升為副教授，1999年破格晉升為教授，曾獲上海市優秀學術帶頭人、曙光學者，教育部新世紀優秀人才。2014年任天津大學材料學院院長、教授、博導。曾獲得國家杰出青年科學基金資助，并入選領軍人才、國家科技部“863”計劃新材料領域主題專家組成員，長期從事關鍵能源材料及表界面科學與工程研究。

先后承擔了國家杰出青年基金、國家“863”計劃、國家自然科學基金重點等項目30余項，獲國家科技進步二等獎1項(排名第一)，省部級一等獎2項(排名第一)，是科技部及天津市重點領域創新團隊負責人。在Chem. Soc. Rev., Adv. Mater., Adv. Energy Mater.等國際知名刊物發表論文300余篇，申請國家發明專利60余項，授權24項，出版中英文學術專著或教材4部。國際電化學能源科學院(IAOEES)理事會委員，中國材料研究學會青年委員會高級理事、腐蝕與防護學會常務理事，任Science China Materials、無機材料學報、中國有色金屬學報等學術期刊編委。

陳亞楠，天津大學"英才計劃"特聘研究員，清華大學"卓越學者"，中國科協青年人才托舉項目入選者。主要從事新型材料制備及其在能源中的應用, 研究興趣包括：能源存儲（鋰/鈉離子電池），能源轉換（電催化）。現已在Nature Energy、Nature Comm.、Science Advances、JACS、PNAS、Materials Today、Adv. Mater. 等高影響力期刊上發表研究論文70余篇，論文引用4000余次，5篇論文入選高被引論文。申請美國專利4項，國內專利10余項，專利轉化一項（轉化金額240萬）。承擔/參與基金委重大研究計劃，科技部重點研發計劃，重大研究計劃培育項目等多項課題。擔任多種國際著名學術期刊，如Chemical Review, Matter, Adv. Mater., AEM, ACS Nano等30多個學術期刊的審稿人，以及雜志Chinese Chemical Letters, Materials, Frontiers in Energy Research客座編輯，Chinese Chemical Letters, Rare Metals青年編委。中國最大的科研科技傳播平臺"科研云"發起人之一。

周偉，天津大學理學院，副教授，于2006年和2010年獲得天津大學獲得了學士和博士學位。2011年加入天津大學理學院作為助理教授 ，曾是日本國立材料物質研究所(NIMS)的客座研究員。研究方向主要聚焦于半導體材料和光催化材料的磁、光和電學性能的第一性原理，金屬材料機械性能第一性原理計算，以及半導體材料薄膜的制備及其物性研究。

崔柏樺，天津大學-新加坡國立大學福州聯合學院博士研究生。2019年畢業于天津大學，獲理學碩士學位。主要研究方向為電催化納米材料的設計與合成。