综述:废旧锂离子电池中关键金属回收技术的最新进展:挑战与解决方案

【字体: 时间:2025年06月22日 来源:Separation and Purification Technology 8.2

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  这篇综述系统梳理了近五年国内外从废旧锂离子电池(LIBs)中回收高价值正极活性材料(CAMs)的技术进展,聚焦浸出、溶剂萃取和沉淀分离等关键金属(Li+、Co、Ni、Mn)提取方法,提出高效闭环回收路径,为资源化利用和碳中和目标提供新思路。

  

Abstract
全球能源结构向清洁可再生能源转型的背景下,锂离子电池(LIBs)退役后的资源化回收成为实现碳中和的关键挑战。本文聚焦正极活性材料(CAMs)中Li+、Co、Ni、Mn等关键金属的回收技术,系统分析火法冶金(高温合金化)、湿法冶金(酸/碱浸出结合溶剂萃取)和直接再生(结构修复)三大技术路线的优劣,指出湿法冶金在金属纯度和回收率上的优势,但需解决强腐蚀试剂污染问题。

The structure and composition of LIBs
锂铁磷酸盐电池因安全性高占据市场主流,但CAMs中金属含量显著高于原生矿(Li 5–8%、Co 5–20%)。2030年全球电动汽车保有量预计达2.5亿辆,随之产生的退役LIBs将形成百万吨级"城市矿山"。

Purification and extraction of critical metals
湿法冶金中,过渡金属优先浸出与Li+选择性沉淀的组合工艺成为研究热点。例如,H2SO4-H2O2体系可实现Co、Ni的98%回收率,而新型萃取剂如Cyanex 272对Mn/Co分离系数达1200。

Resource utilization of CAMs
再生CAMs可转化为催化剂(如Co3O4催化CO氧化)或钠电负极材料,而直接再生法通过Li+补充使容量恢复率达92%,但杂质敏感性仍是产业化瓶颈。

Prospects
未来需开发智能化分选技术处理混合LIBs体系,并探索微生物浸出等绿色方法。作者提出的"预处理-精准分离-多产品联产"闭环工艺,有望将回收成本降低至$60/kWh以下,推动LIBs全生命周期可持续发展。

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