Co-upcycling spent lithium-ion batteries and plastics into microwave absorbing materials with Ni-Co catalyst control

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作者
Baolong Qiu,Yuanzhao Hou,Zhan Shi,Pin Du,Nuo Xu,Hongwei Xie,K. R. Liu,Jianshe Chen,B. W. Li,Qing Han,Dihua Wang,Lawrence Yoon Suk Lee,Mengjie Liu,Daxue Fu,Huayi Yin
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1) 被引量:1
标识
DOI:10.1038/s41467-026-69501-1
摘要

Co-upcycling plastics with lithium-ion batteries (LIBs) into carbon nanotubes (CNTs) offers a promising high-value approach; however, it is hindered by the challenge of poisoning metal catalysts by carbon deposition and the uncontrollable particle growth. Here, we propose a co-upcycling strategy to convert spent LiNixCoyMn1-x-yO2 (NCM) and binary plastics—polyethylene terephthalate (PET) and other plastics—into NiCoMnOx/CNTs composites (or materials) for microwave absorption. During the pyrolysis, the generated pyrolysis gas reduces the NCM to NiCoMnOx and Li2CO3, and the NiCoMnOx catalyzes the decomposition of pyrolysis gas to generate CNTs. Importantly, Li2CO3 suppresses the growth of NiCo particles to below 100 nm and PET as both an etching agent and a carbon source, achieving a carbon conversion rate of 33% while preventing NiCoMnOx poisoning. After heat treatment at 800 °C, the resulting material exhibits favorable microwave absorption with an effective absorption bandwidth (EAB, RL <−10 dB) of 7.01 GHz at 2.41 mm. Life cycle analysis (LCA) shows that this strategy has obvious environmental benefits. Overall, PET is a general enabler to prepare (NixCoy)MnO/CNTs microwave-absorbing materials harnessing carbon from binary plastics and critical metals from battery materials, providing a sustainable solution for upcycling spent LIBs and plastic wastes. This study demonstrates a sustainable strategy to co-upcycle spent lithium-ion batteries and plastic waste into carbon nanotube composites with microwave absorption, enabling efficient metal recovery while reducing environmental and carbon impacts.
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