退役中鎳變高鎳，直接翻番賺？

NCM 即三元鋰，后綴數(shù)字代表鎳、鈷、錳三種元素的比例。鎳含量直接決定三元鋰的能量密度，鎳的價(jià)態(tài)豐富，對鋰離子存儲(chǔ)能力更強(qiáng)，因此行業(yè)從早期的 NCM111、NCM523、NCM622，逐步升級(jí)到 NCM811 甚至九系高鎳電池。

當(dāng)前 NCM523 電池正迎來退役高峰，其正極材料需回收再利用，避免資源浪費(fèi)。目前行業(yè)主流回收技術(shù)分為兩大類：直接再生和濕法循環(huán)，火法循環(huán)能耗高、排放大，正逐步被淘汰。

直接再生屬于非破壞性修復(fù)，通過固相燒結(jié)、水熱補(bǔ)鋰等工藝，為退役正極材料補(bǔ)鋰，恢復(fù)健康度。但該工藝未添加鎳元素，無法提升能量密度。且退役材料長期服役后存在大量晶格缺陷，修復(fù)后的能量水平僅能接近原始狀態(tài)，難以追平。最終產(chǎn)品仍為中鎳材料，價(jià)值有限，經(jīng)濟(jì)性一般。

濕法循環(huán)屬于破壞性回收，將退役正極黑粉酸浸，萃取鎳、鈷、錳、鋰等金屬鹽，再制備三元鋰前驅(qū)體，最終煅燒為全新正極。該工藝成分比例可控精準(zhǔn)，但流程長、能耗水耗高，成本高昂，相當(dāng)于以退役材料為原料重新生產(chǎn)正極，浪費(fèi)嚴(yán)重。

能否直接在原始正極材料上，修復(fù)升級(jí)為高性能正極？北京理工大學(xué)的研究成果給出了答案，其采用全新固相法工藝，依托雙向晶格錨定技術(shù)實(shí)現(xiàn)升級(jí)。

退役三元鋰材料長期服役后，存在兩個(gè)核心問題：一是鋰離子大量損失；二是存在大量陽離子混排、鋰空位等晶格缺陷，阻礙鋰離子嵌入。同時(shí)，新增鎳元素時(shí)，高溫下富鎳中間相極不穩(wěn)定，易出現(xiàn)氧空位、陽離子混排、相分離等問題。

該技術(shù)以鋁元素作為錨定介質(zhì)。首先將退役 NCM523 與氫氧化鎳分別浸入氯化鋁溶液中，氯化鋁不僅清洗材料表面雜質(zhì)，還通過離子交換，在兩種材料表面同時(shí)錨定鋁離子。隨后將兩者與氫氧化鋰、少量氧化鈷混合，通過脈沖式固向燒合工藝合成 NCM811。因鎳占比提升，需適當(dāng)添加鈷平衡晶格。

鋁離子的作用機(jī)制主要有三點(diǎn)：其一，鋁可與氧形成強(qiáng)共價(jià)鍵，鎖定氧元素，避免氧空位產(chǎn)生，優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；其二，削弱鎳氧鍵，為鋰離子嵌入創(chuàng)造低能環(huán)境；因鋰氧鍵剛性增強(qiáng)，其他金屬氧鍵縮短，晶格在平面方向收縮、垂直方向膨脹，擴(kuò)大層間距離，為鋰離子遷移拓寬通道。其三，鋁作為非磁性金屬，可打破鐵磁耦合驅(qū)動(dòng)的鋰鎳陽離子混排，抑制混排問題。預(yù)錨定鋁離子相當(dāng)于搭建協(xié)調(diào)介質(zhì)，大幅減輕修復(fù)過程中的副作用。

最終生成的 NCM811 含約 0.7% 的鋁元素，這符合行業(yè)常規(guī)，商業(yè)化 NCM811 生產(chǎn)中也會(huì)引入鋁作為穩(wěn)定劑。當(dāng)鋁含量達(dá)到 3%-5% 時(shí)，材料將變?yōu)?NCMA 四元電池，三星、LG 等韓系廠商曾主推該類電池。特斯拉早期使用的松下 NC 電池，即鎳鈷鋁酸鋰，即為超高鎳配方，以鋁替代錳降低成本，后續(xù) NCM 高鎳路線逐步普及，NCA 不再為主流。

不少人會(huì)質(zhì)疑，修復(fù)后的正極材料能否用于動(dòng)力電池？從技術(shù)原理看，其修復(fù)邏輯合理，且經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢突出，未來或可成為退役電池回收的重要路徑。