在現(xiàn)代生活中，鋰離子電池扮演著重要的角色。這些電池不僅含有鋰，還包含鎳、錳、鈷等關(guān)鍵元素，它們以不同的比例結(jié)合，構(gòu)成了電池的正極材料。這些元素的比例，決定了電池的性能、能量密度和安全性。然而，隨著電池壽命的終結(jié)，如何有效地回收和再利用這些珍貴的材料，成為了一個重要的科學(xué)課題。

      鋰電池的回收過程開始于電極的粉碎。這一步驟將電池的正極和負(fù)極材料混合，形成一種類似于“黑粉”的混合物。這種混合物包含了電池中的所有活性成分，如鎳、錳、鈷（NMCs）和石墨等。盡管這些黑色粉末外觀上看起來沒有什么特別，可實(shí)際上是復(fù)雜的元素集合體，其內(nèi)部的元素分布蘊(yùn)含著電池的原始信息。

      為了解析“黑粉”的秘密，科學(xué)家們采用了微區(qū)XRF技術(shù)。微區(qū)XRF技術(shù)又稱μ-XRF，可以分析樣品中各元素的分布特征及含量信息，通過疊加關(guān)鍵元素的結(jié)果，可以揭示“黑粉”中不同元素的分布和比例。例如，鎳、錳、鈷等元素在圖譜中以不同的顏色表示，從而可以直觀地看出它們在“黑粉”中的相對含量。這些信息對于理解電池的化學(xué)組成和性能至關(guān)重要。

使用Bruker M4 μ-XRF 分析不同來源的鋰電池回收“黑粉”，可以清晰分辨Ni、Mn、Co、Fe、Ti等關(guān)鍵元素的分布特征及含量信息。圖中 Ni, Mn, Co, Fe, Ti元素分別以綠，藍(lán)，紅，黃，白表示

      另外，科學(xué)家們還能利用這些數(shù)據(jù)，在鎳-錳-鈷（Ni-Mn-Co）三元圖中追溯“黑粉”來源。Ni-Mn-Co三元圖可以幫助統(tǒng)計(jì)混合物中Ni、Mn、Co的比例，通過將“黑粉”的數(shù)據(jù)點(diǎn)映射到這個三元圖中，我們不僅能夠追溯到“黑粉”的來源，還能夠分析出不同電池技術(shù)的元素使用效率和回收潛力。

      隨著電動汽車和可再生能源技術(shù)的快速發(fā)展，鋰電池的需求預(yù)計(jì)將持續(xù)增長。因此，提高電池回收的效率和科學(xué)性，對于實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)管理和減少環(huán)境影響具有重要意義。通過對“黑粉”等回收材料的深入研究，我們不僅能夠更好地理解電池的生命周期，還能夠推動循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為建設(shè)一個更加綠色的未來做出貢獻(xiàn)。

微區(qū)X射線熒光光譜儀

      微區(qū)X射線熒光元素分布成像技術(shù)是對不均勻、不規(guī)則、大樣品甚至小件樣品和包裹物進(jìn)行高靈敏度、非破壞性元素成像分析的方法，涉及領(lǐng)域包含生物金屬材料、非金屬材料、生物組織切片、醫(yī)療器械等。

Bruker 微區(qū)X射線熒光光譜儀 M4 TORNADO