乙二胺四乙酸二钠高效浸出电动汽车废电池中有价金属的绿色回收策略

本研究针对电动汽车废锂离子电池（LIBs）中NMC黑粉（镍锰钴氧化物）的金属回收难题，创新性采用Na2EDTA（乙二胺四乙酸二钠）作为浸出剂，通过响应面法（RSM）优化条件，在无还原剂条件下实现钴（71%）、锂（78%）等高效率提取，首次报道铜、铝、铁在弱酸性条件下的EDTA浸出行为，为绿色湿法冶金提供新范式。

　　

随着全球电动汽车（EV）产业的爆发式增长，锂离子电池（LIBs）的报废量正以惊人速度累积。这些被称为"城市矿山"的废弃电池富含钴、镍、锂等战略金属，但传统火法冶金会产生有毒气体，而生物湿法冶金效率低下。更棘手的是，当前湿法冶金多依赖强无机酸，不仅腐蚀设备，还会释放Cl₂、SO_x等污染物。如何在高效提取金属的同时实现环境友好，成为制约行业可持续发展的关键瓶颈。

瑞典查尔姆斯理工大学联合泰国国王科技大学的研究团队在《Journal of Environmental Management》发表突破性成果，首次将成本更低的Na₂EDTA应用于NMC黑粉的金属浸出。通过响应面法（RSM）中的面心立方设计（FCCD），系统考察了浸出剂浓度（0.1-0.5 M）、液固比（10-30 mL g^-1）和初始pH（4.00-10.00）的交互作用。实验采用热搅拌反应器（80°C，300 rpm）处理来自沃尔沃汽车等企业的废电池样本，结合X射线衍射（XRD）和动力学分析揭示浸出机制。

Chemicals
研究选用分析纯Na₂EDTA二水合物作为浸出剂，通过盐酸和氢氧化钠调节pH，采用王水消解样本后ICP-OES检测金属含量。

Elemental composition of nickel manganese cobalt (NMC) black mass samples
NMC黑粉中钴（14.09%）、镍（9.76%）、锰（8.50%）占比最高，含少量锂（3.87%）、铜（2.26%）、铝（0.34%）和铁（0.22%）。XRD证实存在LiNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂等晶体相。

Conclusion
在最优条件（0.5 M Na₂EDTA、液固比30 mL g^-1、pH 4.00）下，45分钟内钴、镍、锰、锂浸出率达96%，铜（99%）和铝（93%）需延长至90分钟。铁因兼具还原剂作用仅部分溶解（70%）。研究首次证实弱酸性条件下EDTA对铜/铝/铁的螯合能力，残余金属含量<1% wt。

这项研究开创了无还原剂的温和浸出新工艺，相比传统方法减少30%化学试剂用量。作者Natrawee Khetwunchai指出，Na₂EDTA的价格仅为EDTA的60%，且可生物降解，为工业放大提供经济可行性。该技术有望推动LIB回收从"污染治理"转向"资源循环"，助力欧盟电池新规（2027年回收率需达90%）目标的实现。未来研究将聚焦EDTA络合物的选择性分离与再生利用。