利用机械化学辅助碳热还原技术回收废旧锂离子电池：一种绿色且经济的回收策略

本研究提出机械化学预处理优化碳热还原法回收高镍三元材料，降低反应温度至300℃以下，石墨用量减少40%，成本比传统火法冶金低6.94美元/kg，湿法低4.82美元/kg，再生电池性能恢复率达97.48%，实现经济环保高效回收。

　　

本研究改进了传统的碳热还原（CTR）方法，用于回收废弃的LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（NCM523）电池正极材料。通过对传统碳热还原过程的分析发现，在煅烧过程中，石墨从表面开始反应并逐渐向内部扩散。这一过程需要较高的温度和足够的石墨量才能实现完全反应，从而导致不必要的能源消耗和温室气体排放。为了解决这两个问题，我们在煅烧前进行了机械化学处理（MC），利用机械力破坏NCM523的结构，确保其与石墨充分混合。在H₂O₂的作用下，高价金属被还原为低价金属。这种改进后的工艺能够在较低的温度下实现完全反应，并减少对石墨的需求。通过单因素实验和响应面实验确定了最佳条件，使得锂的浸出率达到97.48%。最后，验证了该工艺在电池再生技术中的可行性，再生后的电池（R-NCM）在电化学性能方面与废弃电池（S-NCM）相比得到了全面提升。与传统的水冶金和火冶金方法相比，该工艺每公斤的成本分别比火冶金低6.942日元（0.9756美元），比水冶金低4.817日元（0.6769美元）。这项研究提出了一种环保且经济高效的回收途径，为从废弃锂离子电池中回收正极材料提供了有前景的解决方案。