废旧电池中锂的选择性回收：将LiNixCoyMnzO2和LiF转化为可溶性Li2CO3与Li2SO4的创新策略

为解决废旧锂离子电池中锂回收效率低（仅85%）及LiF难溶性问题，中国科学院过程工程研究所团队开发了无化学添加剂的自还原焙烧技术，结合La2(SO4)3辅助浸出，将不溶性锂相转化为可溶性盐，锂综合回收率提升至99.1%，La2(SO4)3回收率达99.2%，为锂资源可持续回收提供新范式。

　　

随着全球电动汽车和电子设备爆发式增长，锂离子电池（LIBs）的报废量正以惊人速度累积。预计到2025年，全球待回收LIBs将突破60万吨，这些"城市矿山"中蕴藏的锂（Li）、镍（Ni）、钴（Co）等金属浓度远超天然矿石。然而，传统回收工艺存在致命缺陷——过渡金属回收率可达98%，但锂的回收效率却长期徘徊在70-85%。更棘手的是，电池电解质分解产生的氟化锂（LiF）因其极低溶解度，成为制约锂回收的"顽固分子"。

针对这一全球性难题，中国科学院过程工程研究所的研究团队在《Process Safety and Environmental Protection》发表突破性成果。他们另辟蹊径，通过相转化策略将废旧电池中两种主要锂载体——阴极材料LiNi_xCo_yMn_zO₂（NCM）和LiF分别转化为可溶性碳酸锂（Li₂CO₃）与硫酸锂（Li₂SO₄），实现了锂回收的"双突破"。

研究团队采用三项核心技术：首先利用电池黑粉中固有石墨进行自还原焙烧（无需外加还原剂），在600℃实现NCM向Li₂CO₃的转化；其次创新性引入La₂(SO₄)₃作为"锂捕手"，通过形成LaF₃沉淀破解LiF溶解难题；最后采用响应面法（RSM）优化工艺参数，确保过程高效可控。

【效果与机制】

• 焙烧温度调控：当温度升至600℃时，NCM完全分解为Li₂CO₃和过渡金属氧化物，锂浸出率飙升至96.3%；

• La₂(SO₄)₃协同作用：在90℃、pH=3条件下，La₂(SO₄)₃与LiF反应生成可溶Li₂SO₄和LaF₃沉淀，锂回收率提升至99.1%；

• 添加剂循环：通过Ca(OH)₂处理浸出液，La₂(SO₄)₃回收率高达99.2%，实现试剂循环利用。

这项研究的意义远超技术本身：其一，相转化策略将锂回收效率提升10%以上，按2025年市场规模测算，相当于多回收4200吨锂；其二，全过程无有害气体（SO_x/NH₃）排放，La₂(SO₄)₃的可循环性使成本降低30%；其三，为破解其他难溶金属回收提供了"相工程"新思路。正如通讯作者Huiquan Li强调，这项技术有望重塑全球锂回收产业格局，推动新能源汽车产业链真正实现"从绿色到绿色"的闭环。