综述：废旧锂离子电池高效回收的快速加热技术

《Small》：Rapid Heating Technologies for Efficient Recycling of Spent Lithium-Ion Batteries

本综述系统评述了快速加热技术在废旧锂离子电池（LIB）回收中的应用前景，重点分析了微波加热、焦耳加热等新兴热法在提升回收效率、降低能耗方面的突破性进展，为绿色冶金工艺创新提供重要理论支撑。

　　

Abstract

电动汽车和便携式电子设备的快速发展导致锂离子电池（LIB）消耗量激增，这迫切需要高效且可持续的回收解决方案。在已建立的回收方法（包括火法冶金、湿法冶金和直接回收）中，热处理起着关键作用。然而，传统的加热技术由于加热速率低，通常是能源密集型且耗时的。这凸显了探索用于回收废旧LIB的先进快速加热技术的重要性。本综述考察了加热在各种LIB回收工艺中的作用，并系统地介绍了新兴的快速加热技术，例如微波加热、焦耳加热和短接触时间加热。此外，还讨论了先进方法，包括感应加热、等离子体加热和CSR加热工艺，涉及它们的原理、工艺流程、独特效应及其在LIB回收中的应用。最后，概述了当前的挑战和未来的前景，以支持快速加热技术在废旧LIB回收中的高效和可扩展应用，并提出了将快速加热工艺用于废旧LIB的高效回收。

快速加热技术在LIB回收中的重要性

随着废旧LIB数量的快速增长，开发高效回收方法以回收有价金属（如锂、镍、钴、锰）并减少环境影响变得至关重要。在多种回收路径中，热处理是核心环节，常用于分解有机粘结剂、去除电解质、诱导正极材料相变，从而有利于后续金属的提取。然而，常规加热方式（如马弗炉）存在传热效率低、能耗高、处理时间长等局限性。因此，开发加热速率快、能量利用率高的先进加热技术对于实现LIB回收的绿色、经济和规模化目标具有重要意义。

新兴快速加热技术概述

本综述重点介绍了几种具有应用潜力的快速加热技术。微波加热利用材料对微波的介电响应产生内热，可实现体相加热和选择性加热，特别适用于回收过程中特定组分的快速升温。焦耳加热（或称电阻加热）通过使导电材料直接通过大电流，利用其自身电阻产生热量，具有升温速率极高（可达10⁴–10⁵ °C/s）、能量效率高的特点。短接触时间加热则使物料在极短时间内（通常毫秒级）与热源接触，实现快速升温后迅速淬冷，有助于抑制不必要的副反应。

其他先进加热方法

除了上述技术，感应加热通过交变磁场在导电材料中感应出涡流而产生热，适用于金属富集体的处理。等离子体加热利用高温等离子体炬提供极高能量密度的热源，可用于彻底分解顽固有机物或熔融金属组分。CSR（Carbon Slurry Reactor）加热等工艺也在探索中，它们展示了快速加热在优化反应路径、提高目标产物回收率方面的独特优势。

挑战与未来展望

尽管快速加热技术前景广阔，但仍面临挑战。包括工艺放大难度、对不同组分和形态LIB物料的适应性、设备成本以及能耗的精确控制等。未来研究需致力于工艺优化、系统集成以及全生命周期环境经济性评估，以推动快速加热技术在废旧LIB回收领域的工业化应用，最终为实现循环经济做出贡献。

Conflict of Interest

The authors declare no conflict of interest.