综述：离子液体介导的锂离子电池正极材料金属回收技术研究进展

（编辑推荐）本综述系统探讨了离子液体（ILs）在废旧锂离子电池（LIBs）正极材料金属回收中的前沿应用，重点分析了亲水/疏水ILs在浸出、萃取、金属剥离及再生环节的优势（如低挥发性、高选择性）与挑战（高粘度、循环稳定性）。通过对比传统冶金工艺，揭示了ILs在降低能耗、减少环境污染方面的潜力，为绿色冶金提供了创新思路。

　　

离子液体在锂电回收中的革命性角色

Abstract
废旧锂离子电池（LIBs）作为钴、锂、镍、锰等战略金属的二次资源库，其回收需求日益紧迫。离子液体（ILs）凭借低挥发性、高热稳定性和可调控溶解性，成为替代传统溶剂的新型绿色介质。研究表明，ILs基回收工艺能在低温条件下实现高效金属选择性萃取，同时显著降低环境足迹。然而，高粘度、有限循环次数等瓶颈仍制约其工业化应用。

Introduction
自1991年索尼商业化LIBs以来，其高能量密度和可逆性推动了消费电子、电动汽车等领域的爆发式增长。预计到2030年，全球待处理的废旧LIBs将达1100万吨，若不能有效回收，将引发资源危机和生态风险。LIBs正极材料中金属浓度远超天然矿石，传统火法冶金（Pyrometallurgy）虽成熟但能耗高，而生物冶金（Biometallurgy）效率低下。相比之下，ILs介导的湿法冶金（Hydrometallurgy）通过阴阳离子设计可精准调控金属亲和力，成为研究热点。

Composition of lithium-ion battery
典型LIBs由正负极、隔膜和电解液组成。正极活性材料（如LiCoO₂、LiNi_xMn_yCo_zO₂）通过导电炭黑和PVDF粘结剂涂覆于铝箔集流体。这种复杂结构使得机械拆解后获得的"黑粉"（Black Mass）需进一步分离纯化。

Recycling methods
火法冶金通过高温熔炼回收钴镍，但锂损失严重；湿法冶金采用酸浸（如H₂SO₄/H₂O₂）联合溶剂萃取，而ILs可替代有毒有机溶剂（如D2EHPA）。亲水ILs（如[C₄mim][BF₄]）通过氢键网络强化金属溶解，疏水ILs（如[P₆₆₆₁₄][NTf₂]）则通过离子交换实现选择性分离。

Mechanism of extraction
双水相系统（ABS）中，Cl^-富集的IL相可通过配位作用捕获Co²⁺；而中性膦类ILs（如[C₈mim][DEHP]）则发生阳离子交换反应。温度升高至60°C可降低粘度50%，但超过80°C可能导致IL分解。

Challenges and possibilities
ILs每公斤成本高达100-1000美元，需重复使用20次以上才具经济性。近期微流控连续萃取装置的开发为规模化应用提供可能，但金属纯度（需达99.95%）和杂质积累问题仍需突破。

Conclusion
ILs在LIBs回收中展现出独特优势，但需解决粘度-稳定性平衡、低成本合成及闭环工艺设计等核心问题。未来研究应聚焦ILs与机械化学、电沉积等技术的联用，推动绿色冶金进入工业化新阶段。