退役锂电池正极回收，传统火法要高温，湿法要酸浸，能耗和排放很难同时压住。哈工大（深圳）陈以頔、Ziwei Yao和南昌航空大学邵鹏辉团队提出程序自适应脉冲焦耳热（PJH） ，用红外温度反馈实时调节电流，在1200°C、20秒 条件下让黑粉中的内源石墨和碳化粘结剂完成受控还原，随后无酸水浸选择性提锂，回收率超96% ，树脂纯化后Li₂CO₃纯度达到99.53%。
关键不是"还原得越深越好"，而是让锂进入易溶于水的Li₂CO₃，同时把钴、镍、锰留在固相中。
01 脉冲焦耳热：从"一次性高温"变成"可编程温度轨迹"
传统闪速焦耳热（FJH）通常需要外加导电/还原组分，在约2000°C处理后再酸浸。PJH把黑粉铺在碳纸加热平台上，红外测温实时反馈，控制器据此调节电流，把设定温度变成可重复的实际温度轨迹。
图1e显示实测温度曲线与设定曲线基本重合------反馈回路建立了"电流输入---样品真实温度"的可重复对应关系。碳纸同时承担加热作用，减少额外导电添加剂的需要。作者没有追求"更高温度"，热力学计算显示LCO与碳摩尔比约4:1（对应约3wt%碳）即可接近完全转化。高速图像显示装置能在亚秒时间尺度内快速响应和升温。
02 1200°C、20秒找到窗口：再高反而掉回收率
图2 的温度优化呈现清晰窗口效应：800°C升至1200°C，锂水浸回收率持续提高；1200°C、20s时LCO基本完成转化，锂回收率超96%。继续升至1300°C后回收率反而下降------颗粒烧结致密化，含锂相的水接触和溶解变差。焦耳热的优势不是无限提高峰值温度，而是把热量准确用在相变所需的时间内。
水浸约10分钟后锂已接近完全提取，即使黑粉浓度提高到10g/L，仍能得到高浓度富锂浸出液。XRD显示水相结晶产物对应Li₂CO₃ ，浸出残渣主要为CoO，锂和钴已实现选择性分离。外加碳粉不会带来额外锂回收收益，反而可能造成锂挥发。PJH直接利用黑粉中约3wt%的内源碳，避免把CoO继续还原为金属钴。
03 内源碳干了什么事：从约2.9%降到约0.3%，变成碳酸盐
图3的元素分析显示，PJH后样品碳含量由原始黑粉的约2.9wt%降至约0.3wt%。EDS和AC-LAABF-STEM看到碳以纤维状残留和表面碳层的形式贴近富钴正极颗粒------碳不是在远处提供还原性气氛，而是在正极颗粒界面直接被氧化，释放还原所需电子。
XPS和拉曼给出了碳的化学去向。PJH后C1s中碳酸根相关峰增强（约289.6eV），拉曼也出现碳酸盐信号，水浸后碳相关峰基本消失------表面碳酸锂被选择性带入水相。13C同位素示踪估算：约60.7%的初始标记碳被回收到碳酸盐。注意：仍有部分碳未被完全闭合核算，后续需在真实黑粉和连续运行条件下进一步验证。
04 还原不能过头：CoO和Li₂CO₃同步形成，不是金属Co
图4 的XANES显示，1200°C、20s PJH后Co平均价态由原始+2.85降至+2.23，Co³⁺被适度还原为Co²⁺。EXAFS拟合显示Co-O路径由约1.90Å延长至2.06Å，Co-Co路径由约2.82Å延长至3.01Å。最终产物保持在CoO，而不是进一步生成金属Co------这一区别决定了锂能否被快速浸出。
增加外部碳会让还原继续加深，XRD观察到产物由CoO向金属Co转变，但锂回收率并没有提高。DFT分析表明，高碳覆盖会增强C2p-Co3d杂化，使Co更容易进入深度还原状态，解释了"碳加得更多、结果却未必更好"。
05 锂在表面、钴在体相：空间分离让水浸更快
图5 把"选择性浸锂"推进到颗粒空间结构。EELS显示PJH后颗粒内部存在明显Co价态不均一；FIB-TOF-SIMS深度剖析证明Li、C、O富集在外层，Co主要位于体相。水浸后表面Li/C/O层消失，残留区域转为Co主导------Li₂CO₃形成了包覆CoO的疏松表面层，把锂从钴氧骨架中"搬"到颗粒外侧，又在水中快速溶解脱落。
DFT计算给出的迁移能垒由无碳表面的0.53eV降至有碳层时的0.30eV，支持界面碳层促进Li⁺向外迁移。前端选择性还原和后端无酸水浸被同一层空间分离结构连接起来。
06 批量放大+多种正极验证：从LCO到NCM811
图6 中，进料质量从200mg增加到1000mg，锂水浸回收率仍保持较高水平。放大批次最终获得28.4g Li₂CO₃和152.0g CoO 。蒸发结晶后碳酸锂纯度97.01%，经树脂阴离子纯化后提升到99.53%。
工艺也被拓展到NCM811、NCM9055、NCM622、NCM111、LMO和LCO等正极体系，锂浸出效率约91.60%--96.01%。含石墨或PVDF、残留Al/Cu以及电解液的混合黑粉也能保持有效的选择性浸锂，但不同来源黑粉的碳含量、粘结剂和杂质组成仍会改变热轨迹，需要在工程化阶段逐批校准。
07 这事的看点：内源碳刚好够用，不多不少
传统回收要么加碳高温烧，要么加酸泡。PJH的思路是：黑粉里本来就有石墨和PVDF碳化残留（约3wt%），让它们在20秒内完成"刚好够"的还原------锂变成Li₂CO₃浮到表面，钴变成CoO留在体相，一冲水就分开了。96%回收率、99.53%纯度、无酸、20秒。做电池回收、正极再生方向的课题组，这组数据值得细看。
原文信息
Wang J, Yao Z, Gong Y, et al. "Ultra-Low Emission Cathode Recycling Enabled by Programmed Adaptive Pulse Joule Heating." Angewandte Chemie International Edition , 2026, e6260848
DOI ：10.1002/anie.202606260848
通讯作者： 陈以頔、Ziwei Yao、邵鹏辉
第一单位： 哈尔滨工业大学（深圳）、南昌航空大学