新能源汽车、大规模储能等新兴技术的应用和需求，使得对发展高性能二次电池所需的电极材料、电解质和隔膜等越发重视，却忽视了锂离子电池（LIBs）和下一代可充电电池的资源再生和循环利用对产业可持续发展的重要性。鉴于退役动力电池的环境危害性和资源化价值的双重属性，在大力开发电池系统时应考虑电池的回收利用。然而，对于即将到来的动力电池退役潮，开发低成本、高效率、短流程的锂离子电池可持续回收技术仍然面临着严峻的挑战。
北京理工大学材料学院吴锋院士团队多年来在电池回收利用与资源化再生方面做了大量的创新研究工作，近日在国际顶级期刊《Chemical Reviews》（影响因子54.301）上在线发表题为《Sustainable Recycling Technology for Li-Ion Batteries and Beyond: Challenges and Future Prospects》的综述论文，对可充电电池（锂离子电池及下一代电池新体系）的可持续性进行了系统全面的论述。
图1 可充电电池失效机理（左）和锂离子电池回收工艺流程（右）
作者从可持续发展的角度出发，从经济、环境、资源和政策多角度深入分析和评估了退役动力电池的主要来源——电动汽车与传统燃油汽车的市场竞争力，研究了可充电电池失效机理（探讨了正极、负极、电解液和隔膜的失效原因和作用机制）与电池回收技术（从传统的火法冶金、湿法冶金等回收技术创新提出材料修复再生技术、材料提取回收技术）的内在联系（见图1），从经济可行性、环境影响、技术以及安全性四个角度全面评估了电池的梯次利用、回收再生及可持续发展。
基于强制性或指导性文件的法律、法规和政策，对美国、德国、日本及中国的电池回收管理模式进行分析，研究显示电池生命周期管理对于废旧电池溯源管理平台的建立和回收政策的制定等至关重要。从战略资源和经济需求的角度，对可充电电池的全生命周期评估进行详细分析，提出了3R策略（Redesign、Reuse、Recycle）和4H原则（High efficiency、High economic return、High environmental benefit、High safety）（见图2），指出可充电电池可持续性的未来新挑战和发展前景。
图2 电池资源化再生的3R策略和4H原则
北理工材料学院范二莎博士为第一作者、李丽教授为共同一作，陈人杰教授和吴锋院士为通讯作者。上述研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京高校卓越青年科学家计划和北京理工大学科研院创新人才支持计划等项目经费的支持。