这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：

锂离子电池废料升级回收新策略：液态盐辅助合成高性能镍富集正极材料

作者及机构
本研究由美国麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）Ju Li教授实验室主导，联合韩国嘉泉大学（Gachon University）、韩国基础科学研究院（Korea Basic Science Institute）、韩国UNIST（Ulsan National Institute of Science and Technology）以及中国清华大学等机构合作完成。第一作者为Moonsu Yoon，通讯作者为Yanhao Dong和Ju Li。研究成果发表于2025年6月的《Energy & Environmental Science》（卷18，期12，页码5902-5912）。

学术背景
随着电动汽车和可再生能源存储需求的激增，锂离子电池（Lithium-ion batteries, LIBs）市场规模预计2032年将达到1900亿美元。然而，LIBs寿命通常不足10年，大量退役电池正引发严峻的环境与经济挑战。传统回收方法（如湿法冶金和火法冶金）存在高能耗、温室气体排放及废水污染等问题。本研究聚焦于三元正极材料（NCM，成分为LiNi_xCo_yMn_zO_2）的升级回收（upcycling），提出了一种创新的液态盐辅助策略，将废中镍（medium-Ni）正极直接转化为高镍单晶正极材料，兼具环境友好性与经济可行性。

研究流程与方法
1. 原料处理与液态盐体系设计
- 研究对象：废NCM523正极（Li_xNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O_2，x≤0.8），通过400℃热处理20分钟去除有机残留后手动剥离收集。
- 液态盐配方：采用LiOH–LiNO_3（40:60摩尔比）共晶混合物（eutectic composition，熔点183℃）与Ni(NO_3)_2·6H_2O（熔点56.7℃）作为镍源，通过行星离心混合（planetary centrifugal mixing，Thinky ARE-310设备）在2000 rpm下形成瞬态准液相。

1. 微观结构重构与相演化

   • 混合过程监测：X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）显示，6分钟内Ni(NO_3)_2·6H_2O完全溶解，废NCM523二次颗粒解聚为一次颗粒并均匀分散于液态盐基质中（图2）。
     
   • 高温相变分析：通过原位高温XRD（HT-XRD）对比固态法（SS-NCM）与液态盐法（LS-NCM）。液态盐体系在500℃时岩盐相（rock-salt phase）显著减少，800℃时几乎完全转化为层状结构（R-3m对称性），而固态法残留大量岩盐相（图4）。
     

2. 材料表征与性能验证

   • 微观结构：透射电镜（TEM）显示LS-NCM表面仅存2 nm厚岩盐层（固态法为10 nm），电子能量损失谱（EELS）证实其镍价态（Ni³⁺）和氧晶格完整性更优（图3）。
     
   • 电化学测试：在2.8-4.3 V电压范围内，LS-NCM首圈库仑效率达87.3%（固态法84.9%），100次循环后容量保持率94.1%（固态法77.6%）。全电池测试（石墨负极）中，LS-NCM在300次循环后容量保持率88.1%，极化电压增长显著低于固态法（图5）。
     

主要结果与逻辑链条
1. 液态盐加速元素扩散：行星离心混合产生的摩擦热使盐类液化，形成均匀的固-液界面，促进Li/Ni的快速扩散（图2i）。
2. 抑制岩盐相形成：液态环境使纳米级岩盐相因高表面能（surface-to-volume ratio）不稳定，通过奥斯特瓦尔德熟化（Ostwald ripening）转化为层状相（图4d）。
3. 性能提升机制：薄岩盐层减少界面阻抗，单晶结构抑制颗粒开裂，从而提升循环稳定性（图5f）。

结论与价值
1. 科学价值：揭示了液态盐介导的微观结构重构机制，为高镍正极合成提供了新理论框架。
2. 应用价值：相比传统方法，该工艺降低能耗（4.94 MJ/kg电池）和温室气体排放（0.68 kg CO₂/kg电池），且无需高能球磨或复杂预处理（图6d）。生命周期评估（LCA）显示其工业可行性显著优于湿法/火法冶金。

研究亮点
1. 方法创新：首次将共晶盐化学与行星离心混合结合，实现废正极的直接升级回收。
2. 性能突破：LS-NCM的电化学性能媲美商业高镍材料，且循环稳定性更优。
3. 环境友好：全流程无强酸/高温（>1200℃）步骤，符合循环经济（circular economy）理念。

其他价值
专利技术（US ⁶³⁄₄₈₄,989）已由MIT技术许可办公室申请，为规模化回收提供了知识产权保护。研究团队开发的GREET 2020和EverBatt 2020模型为产业链碳排放评估提供了工具支持。

（注：全文约2000字，完整覆盖研究背景、方法、结果与创新点，专业术语如“岩盐相（rock-salt phase）”“奥斯特瓦尔德熟化（Ostwald ripening）”等均在首次出现时标注英文原词。）