每辆纯电动汽车需要使用7.76千克的锂（Li），而为了满足可持续发展的需求，电动汽车的使用将以惊人的速度急剧增加。到2050年，预计从全球报废电动车辆的含Li电池中可提取3500千吨的Li。由此可知，开发并利用绿色、清洁且高效的技术，回收废弃电池中的Li，实现Li资源的再利用是科技快速发展的迫切需求之一。光电化学（PEC）是一种能够直接实现太阳能到化学能转换的技术，具有清洁、高效和可大规模使用等优点。因此，开发和设计高质量的光电阴极实施高效光电化学提Li具有重要的研究价值。

近日，湖南大学的王双印和郑建云团队设计并制备了由无定形（a-WO₃）和结晶态（c-WO₃）组成的混合相三氧化坞（WO₃）作助催化剂的层级结构硅基光电阴极用于废弃Li离子电池电解液中的金属Li提取。在0.0817 V vs (Li⁺/Li)的应用电势下，光电阴极提取金属Li的速率高达223 μg/cm²/h,法拉第效率可达91.9%。将其与TiO₂光电阳极组成双电极光电化学器件，在2 V的工作电压下，该器件提取金属Li的速率可达130.4 μg/cm²/h，法拉第效率接近100%，具有极高的商业应用化价值。

在光源照射下，光电阴极表面的WO₃接收了由硅基底表面迁移过来的电子，电极表面带负电荷，而电解液中的Li⁺带正电荷，在静电相互作用下，Li⁺在电极表面富集吸附。当对光电阴极施加偏置电压时，吸附在电极表面的Li离子能快速响应插入WO₃的晶格中，形成LiWO₃化合物。这一过程中生成的LiWO₃可以看作光电化学Li提取过程中的过渡态化合物。相比于吸附在光电阴极表面的Li离子直接还原成金属Li这一过程，形成LiWO₃的过程具有更低的能垒，从而更容易发生。且LiWO₃不稳定，反应活性高，当光诱导产生的电子迁移至WO₃层时，LiWO₃中的Li⁺能与电子快速结合还原生成金属Li。

在外加电压的作用下， a-WO₃中，具有极快的Li⁺插入响应速度，同时， c-WO₃具有很高的Li⁺插入容量。在混合相WO₃中Li⁺在插入a-WO₃后能继续扩散至c-WO₃中，以形成更多过渡态的LiWO₃化合物，从而促进金属Li在光电阴极表面还原析出的动力学过程。这一现象在电化学测试中得到了证实。

本研究阐明混合晶型氧化钨/硅基光电阴极能高效地光电化学提取金属Li。该工作为解决废弃电池中的金属离子回收和再利用提供了一种新的技术。