网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

解决电池回收难题,MIT蒋业明开发新型电解质,回收时遇液即溶

0
分享至

电动汽车在全球范围内正蓬勃发展,销量和市场渗透率持续攀升。这也意味着未来将产生堆积如山的电子垃圾。尽管人们正在作出诸多努力来改进电池回收,但许多电动汽车电池最终仍难逃被填埋的命运。

电池包括三个主要部分:带正电的正极、带负电的负极以及在它们之间传输锂离子的电解质。大多数锂离子电池中的电解质是高度易燃的,并会随着时间的推移降解成有毒的副产品,需要特殊处理。因此,回收电池一般都需要刺激性化学品、高温和复杂的工艺。

近日,麻省理工学院蒋业明(Yet-Ming Chiang)和 Julia Ortony 团队希望借助一种新型自组装电池材料来改变这一现状,这种材料在浸入一种简单的有机液体后能够迅速分解。在Nature Chemistry期刊新发表的一篇论文中,研究人员展示了这种材料可以作为电解质用于正常工作的固态电池,并在几分钟内恢复到其最初的分子状态。

这种方法为将电池粉碎成难以回收的混合物质提供了替代方案。由于电解质是电池的连接层,当新材料恢复到原来的分子形式时,整个电池会自行分解,从而加速回收过程。

“迄今为止,在电池行业,我们一直专注于高性能的材料和设计,之后才试图弄清楚如何回收那些结构复杂、难以回收的电池。”论文的第一作者、2023 届博士生 Yukio Cho 说,“我们的方法是从易于回收的材料开始,然后研究如何使它们与电池兼容。从一开始就设计可回收的电池是一种新方法。”

设计可回收的电解质

在《哈利·波特》系列电影中,有一个场景是邓布利多教授只需挥动手腕念个咒语就能清理破败的房屋。这个画面在 Yukio Cho 小时候就深深印在了他的脑海里。

在参加 Julia Ortony 关于设计分子使其能够组装成复杂结构然后恢复到原始形态的演讲后,他开始思考是否也可以魔法般地回收电池。

为了简化回收过程,研究人员决定制造一种更可持续的电解质。为此,他们研究了一类在水中自组装的分子的分子,名为芳纶两亲体(AAs),其化学结构和稳定性与凯夫拉相似。研究人员对 AAs 进行了修饰,使其包含聚乙二醇(PEG)片段,从而实现锂离子的传输。当暴露于水中时,产生的分子会自组装成具有离子导电PEG表面的机械稳定的纳米带。

“这种材料由两部分组成,”Cho解释说。“第一部分是这种柔性的链,它提供了锂离子跳跃的载体。第二部分是这种在凯夫拉尔纤维中使用的强有机材料成分,它是一种防弹材料。这两部分使得整个结构稳定。”

当加入水中时,纳米带会自组装形成数百万条纳米带。这些纳米带组装后会形成凝胶状材料,可以压制成柔性固态电解质。在电池工作过程中,这种材料支持锂离子在电池电极之间流动。然而,当置于有机溶剂中时,纳米带结构会迅速分解,从而可以轻松拆卸电池。

验证新方法

该团队测试了这种材料的强度和韧性,发现它能够承受制造和运行电池相关的压力。他们还构建了一种功能性固态电池,以磷酸铁锂为阴极,锂钛氧化物为阳极——这两种材料已用于商业电池。他们发现,基于聚乙二醇(PEG)的纳米带可以成功地在电解质中传输锂离子。

然而,测试表明,由于极化作用,离子进入电极的速度比理想速度慢。这种效应限制了电池在快速充电或放电期间的性能。

“锂离子确实可以沿着纳米纤维移动,但将锂离子从纳米纤维转移到金属氧化物似乎是整个过程中最缓慢的环节,”Cho 说。 然而,作为概念验证,研究人员对他们的电池所能达到的性能感到满意。

在他看来,通过进一步的实验,这种材料的性能还有很大的优化空间。

目前,研究人员正在探索将这类材料整合到现有电池设计中的方法,同时也将这些想法应用到新的电池化学中。

“说服现有的供应商以非常不同的方式做事是非常具有挑战性的。但对于未来五到十年可能出现的新电池材料,一开始就将其整合到新设计中可能会更容易。”

Cho 还认为,这种方法可以通过重复使用美国现有电池中的材料,帮助将锂供应回流到美国。“人们开始意识到这有多重要。如果我们能够开始大规模回收电池废料中的锂离子电池,其效果将与在美国开设锂矿相同。此外,每个电池都需要一定量的锂,因此推断出电动汽车的增长,我们需要重复使用这种材料,以避免锂价格大幅飙升。”

1.https://news.mit.edu/2025/new-self-assembling-material-could-be-key-recyclable-ev-batteries-0828

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
穆斯莱拉:我从未如此痛苦过,我向全体乌拉圭人民道歉

穆斯莱拉:我从未如此痛苦过,我向全体乌拉圭人民道歉

懂球帝
2026-06-27 15:23:23
中国第一巨人鲍喜顺:不听医生劝告非要生子,现在儿子长到多高?

中国第一巨人鲍喜顺:不听医生劝告非要生子,现在儿子长到多高?

潘冹旅行浪子
2026-06-27 16:11:19
肖战看杨紫那个眼神,我反复看了三遍才敢确认:这不是演出来的

肖战看杨紫那个眼神,我反复看了三遍才敢确认:这不是演出来的

可乐谈情感
2026-06-28 00:22:39
4个首轮签!最快速度交易!再见了,凯尔特人

4个首轮签!最快速度交易!再见了,凯尔特人

宝哥精彩赛事
2026-06-27 09:18:59
【2026.6.27】王俊凯单身?江疏影发生了什么?杨紫这次拿奖加成?问一下张大大?时团现在综艺报价?播客很赚钱?

【2026.6.27】王俊凯单身?江疏影发生了什么?杨紫这次拿奖加成?问一下张大大?时团现在综艺报价?播客很赚钱?

娱乐真爆姐
2026-06-27 23:25:31
股民站稳扶好了,下周一,A股或将迎来历史重演的一幕?

股民站稳扶好了,下周一,A股或将迎来历史重演的一幕?

趋势清风侠
2026-06-27 16:07:17
刚夺冠,他已开始警告尼克斯:可能再等53年

刚夺冠,他已开始警告尼克斯:可能再等53年

体坛观察猿
2026-06-28 01:14:08
韩红「走个热面」,《抓特务》更冷:那个装腔作势的「京圈」,终于没人拜了……

韩红「走个热面」,《抓特务》更冷:那个装腔作势的「京圈」,终于没人拜了……

家传编辑部
2026-06-25 10:00:51
多人被执行死刑!广西公布5起重大毒品犯罪典型案例

多人被执行死刑!广西公布5起重大毒品犯罪典型案例

环球网资讯
2026-06-27 12:13:01
CCTV5直播!中国男篮VS日本男篮,12人大名单或出炉,赢球=晋级

CCTV5直播!中国男篮VS日本男篮,12人大名单或出炉,赢球=晋级

鸣哥说体育
2026-06-27 17:48:19
三场丢 12 球!世界杯最烂队伍!0-5 惨败送对手死里逃生

三场丢 12 球!世界杯最烂队伍!0-5 惨败送对手死里逃生

澜归序
2026-06-27 06:40:59
巴尔韦德被换下后显得非常失望,全程没有与贝尔萨交流

巴尔韦德被换下后显得非常失望,全程没有与贝尔萨交流

懂球帝
2026-06-27 10:05:41
中国车市“进口轿车”销量王:在逆风局下,月销依旧超过6500台

中国车市“进口轿车”销量王:在逆风局下,月销依旧超过6500台

柳先说
2026-06-27 21:27:24
中国女排世锦赛名单新鲜出炉;名单有惊喜,有希望向冠军发起冲击

中国女排世锦赛名单新鲜出炉;名单有惊喜,有希望向冠军发起冲击

林子说事
2026-06-28 05:11:34
L组半场积分榜:英格兰跌至第二,按目前排名32强或将战葡萄牙

L组半场积分榜:英格兰跌至第二,按目前排名32强或将战葡萄牙

懂球帝
2026-06-28 06:00:12
出线分析丨伊朗命悬一线,韩国出局,亚洲仅两队能进32强

出线分析丨伊朗命悬一线,韩国出局,亚洲仅两队能进32强

宝哥精彩赛事
2026-06-27 13:54:29
油价调整最新消息!

油价调整最新消息!

浙江之声
2026-06-26 22:46:10
河南队球迷意难平!不止因为1-2上海海港,更多在于以下五点!

河南队球迷意难平!不止因为1-2上海海港,更多在于以下五点!

老牛体育解说
2026-06-27 22:14:38
毛不易艺名实属无奈,原定名字全都被占用

毛不易艺名实属无奈,原定名字全都被占用

情感大头说说
2026-06-27 16:31:07
斯马特试水自由市场,火箭出来抢人!他将签下生涯最后一份大合同

斯马特试水自由市场,火箭出来抢人!他将签下生涯最后一份大合同

奕辰说球
2026-06-27 18:50:25
2026-06-28 06:31:00
DeepTech深科技 incentive-icons
DeepTech深科技
麻省理工科技评论独家合作
16890文章数 515057关注度
往期回顾 全部

科技要闻

GPT-5.6发布,你暂时用不了!Mythos也放行

头条要闻

塞尔维亚总统武契奇:将在数周后辞职

头条要闻

塞尔维亚总统武契奇:将在数周后辞职

体育要闻

世界杯最火门将,站到了阿根廷和梅西面前

娱乐要闻

四提白玉兰终封后,杨紫:仍觉不真实

财经要闻

OpenAI推迟IPO重创软银!

汽车要闻

搭载华为乾崑ADS 5 全新猛士M817上市售29.99万起

态度原创

房产
游戏
亲子
时尚
旅游

房产要闻

全国高考大放水,300分就能上本科!论上岸率,海南没输过!

《GTA6》PC版遥遥无期!销量太低不备重视?

亲子要闻

向太首次聊双孙性格,坦言孙女霸道,细节暴露顶级豪门育儿格局

伊姐周六热推:电视剧《昨夜将至》;电影《蝴蝶楼·惊魂》......

旅游要闻

昆明最被低估的千年古园!比翠湖古老千年,90%本地人只逛过表面

无障碍浏览 进入关怀版