废旧锂离子电池负极材料再生和利用进展

随着电动汽车市场的蓬勃发展,将产生大量的废旧动力电池。考虑到有害废弃物对环境的污染以及资源的稀缺,废旧锂离子电池的回收具有重要的经济价值和现实意义。近年来正极材料（比如高价值金属钴、镍和锂等）的回收已经取得了可观的进展,但对附加值较低的负极材料（主要是石墨）的再生却鲜有提及。然而,考虑到碳材料的广泛应用,负极中高于环境丰度的锂含量,有关负极材料的回收自2016年来也引起了重视。因此,总结了锂离子电池石墨负极材料回收的研究进展,从能源、环境和资源成本等角度分析了包括直接物理回收、热处理回收、湿法回收、热处理和湿法回收相结合、萃取法和电化学法等各个回收路线的优势和不足;此外,对回收负极材料在储能和制备功能材料领域的再利用做出扼要重述。在此基础上,提出了回收锂离子电池石墨负极的挑战和未来前景,指出负极的回收应从绿色化学的理念出发,设计低能耗、环境友好的回收路线。     

退役锂离子电池电化学还原浸出及热力学研究

近年来锂离子电池的需求量快速增长,产生了大量退役锂离子电池（LIBs）。回收退役LIBs对保障中国的清洁能源安全具有重要意义。电化学浸出退役LIBs正极材料是一种绿色经济的回收方法。目前,电化学法回收退役LIBs存在浸出时间长、电流效率低、槽压高的问题。基于此,提出了一种牺牲阳极的电化学还原回收退役LIBs的方法。该方法以退役LIBs正极材料为阴极,以铜板为阳极,在盐酸体系下进行电化学浸出。在最佳条件下锂离子和钴离子的浸出率均达到99.9%、电流效率高达99.8%、槽压小于0.427 V。使用基于Eh-pH和Matlab的热力学计算方法,对电化学还原浸出体系进行了热力学研究。研究结果表明,温度升高,配合物种类增多、配位物种占比增大,有助于浸出反应平衡正向移动。     

废旧锂离子电池回收处理技术与资源化再生技术进展

近年来,随着消费电子商品、电动车和大规模储能市场的快速发展,作为目前占据最多市场份额的锂离子电池的产量也随之快速增长,随之产生的废旧锂离子电池的数量和重量呈现出了井喷式的上涨。从其巨大的数量、环境保护和资源再生的角度来看,废旧锂离子电池都具有很高的回收价值和潜力。本文主要从实验室研究和工业应用两个角度总结了目前主要的回收处理方法和流程,重点介绍了利用废旧锂离子电池电极材料重新再生和合成新的电极材料的研究进展。目前废旧锂离子电池回收处理存在的问题主要是：电极材料的复杂多样性导致分离提纯过程困难,回收过程易产生二次污染以及回收的经济激励不足。未来的发展趋势在于结合绿色环保和低成本经济,研究高效的回收处理工艺流程。     

废锂离子电池中锂提取技术研究进展

作为一种关键原材料,锂是生产新能源汽车锂离子电池必需的战略金属。随着新能源汽车产业的快速发展,对锂的需求量持续骤增。然而,我国锂矿石等一次资源储量低,对外依存度目前已高达70%,难以满足快速增长的市场需求,供需矛盾日渐突出。因此,高效清洁提取废锂离子电池中的锂必将成为锂资源的重要补充,对有效避免废锂离子电池对生态环境和人体健康的二次污染风险、保障战略金属锂的安全供给和新能源汽车行业的可持续发展意义重大。鉴于湿法冶金具有回收率高、回收产物纯度高、能耗低等优点,本研究综述了近年来以湿法冶金为主提取废锂离子电池中锂的研究进展,重点分析了废锂离子电池预处理、浸出、锂分离与提取的主要方法及其优缺点,并提出了进一步强化选择性提取锂相关技术研发及废锂离子电池全组分清洁利用的建议,同时对废锂离子电池回收工艺的发展趋势及前景进行了展望。     

废旧锂离子电池中有价金属的回收研究进展

随着锂离子电池在电动能源及储能领域的大量使用,废旧锂离子电池所带来的环境及资源问题日益突出。废旧锂离子电池中有价金属绿色高效的回收,在资源综合利用、节能环保及可持续发展等方面具有重大的现实意义,并逐渐成为世界各国的研究热点。综述了近年来国内外废旧锂离子电池中有价金属的回收现状,主要流程包括预处理、电极材料的溶解浸出及浸出液中有价金属的分离回收等环节,分析比较了各种回收途径的优缺点,并在此基础上对废旧锂离子电池回收工艺的发展趋势及应用前景做出了分析展望。     

A novel strategy of lithium recycling from spent lithium-ion batteries using imidazolium ionic liquid

In light of the increasing demand for environmental protection and energy conservation,the recovery of highly valuable metals,such as Li,Co,and Ni,from spent lithium-ion batteries (LIBs) has attracted wide-spread attention.Most conventional recycling strategies,however,suffer from a lack of lithium recycling,although they display high efficiency in the recovery of Co and Ni.In this work,we report an efficient extraction process of lithium from the spent LIBs by using a functional imidazolium ionic liquid.The extraction efficiency can be reached to 92.5％ after a three-stage extraction,while the extraction effi-ciency of Ni-Co-Mn is less than 4.0％.The new process shows a high selectivity of lithium ion.FTIR spec-troscopy and ultraviolet are utilized to characterize the variations in the functional groups during extraction to reveal that the possible extraction mechanism is cation exchange.The results of this work provide an effective and sustainable strategy of lithium recycling from spent LIBs.     

退役锂离子电池正极材料直接回收的研究现状和展望

随着全球各国大力发展新能源汽车产业,以锂离子电池（LIBs）为主的动力电池数量急剧增长。然而,LIBs的使用寿命有限,早期装机的LIBs在近几年已达到其退役要求。大量的退役电池亟需有效地回收处理,否则会对环境和人类造成危害,同时导致贵金属资源的流失。传统的电池回收技术以火法和湿法回收为主,能够实现对退役LIBs各种成分的精细化回收及再利用,但通常污染大、能耗高、回收周期长。因此,亟需开发绿色、节能、高效的LIBs回收技术。近年来,新兴的电池材料直接回收技术因工艺简单、碳排放少、能耗低、回收周期短等优势而备受关注。综述了目前主流的正极材料直接回收技术及其优缺点,分析了其在低成本、低能耗等方面的贡献,并对正极材料的功能化及LIBs闭环回收的最新进展做了介绍。最后,展望了退役LIBs正极材料及其他组分回收再利用的前景和发展趋势,旨在为电池回收领域研究提供参考。     

退役锂离子电池湿法回收生命周期和经济评价

锂离子电池（LIBs）具有能量密度高、输出功率大等优点被广泛应用,随之产生了大量退役LIBs。近年来,退役LIBs回收再利用逐渐受到了人们的关注,但目前回收体系尚不完善,存在发展动力和科学技术等方面的问题。从生命周期评价（LCA）和经济性评价两方面对典型的盐酸、硫酸-双氧水和电化学浸出3种回收方法进行分析讨论。使用SimaPro 9软件对回收过程进行生命周期评价,得到全球变暖潜能值、非生物资源耗竭潜能值和资源消耗量等,结果表明酸用量和能量消耗为主要的环境影响因素;并对回收再利用过程（包括预处理、浸出、再制备）进行经济性分析,得到相应的收益情况。结果表明,目前回收成本较高,整体呈现亏损状态。基于此,提出了相应的优化建议。     

退役锂离子电池中有价金属回收研究进展

锂离子电池被广泛应用于电子产品、电动汽车和大规模储能材料等多个领域。随着电动车市场的快速发展,其使用量还将显著增加,随之产生数量极大的退役锂离子电池。退役锂离子电池的回收利用可以避免环境污染和资源浪费,尤其对实现锂资源供需平衡具有重要意义。综述了退役锂离子电池中有价金属元素回收技术研究现状,探讨了该领域未来发展方向。电池安全高效拆解技术与装备、有价元素整体化回收技术、电极材料再制备工艺以及避免二次污染环境是未来退役锂离子电池循环利用领域值得关注的重点。     

锰氧化物的合成及在锂离子电池中的应用进展

能源是限制人类发展的重要因素,近年来随着新能源的发展,人们对于储能设备的要求也越来越高,其中,锂离子电池被认为是最具有发展前途的储能设备之一。目前,商用锂离子电池的负极材料以石墨为主,石墨虽然具有良好的导电性,但理论容量较低,已逐渐无法满足高能设备的大容量需求。过渡金属锰氧化物由于储量丰富、氧化形态多样、结构多元、理论比容量高、环境友好等特点,被认为是锂离子电池理想的替代负极材料之一。本文详细介绍了近年来4种锰氧化物（MnO、Mn₂O₃、Mn₃O₄和MnO₂）分别在纳米化和复合结构构筑两方面的材料设计及合成,总结比较了4种锰氧化物用作锂离子电池负极材料的性能,展望了锰氧化物在锂离子电池负极材料领域的发展前景和方向。     

废锂离子电池负极活性材料的分析测试

目前关于废锂离子电池资源化的研究主要集中在正极贵金属和负极铜材料的分离回收和精制方面,但对负极活性材料的资源化研究很少。本文采用XRD、SEM、GC-MS、ICP-AES等检测手段对废锂离子电池负极活性材料中石墨的结构、有机物的种类以及Li、Gu等金属的含量进行测试分析。结果显示,其主要组分石墨的本体结构基本无变化,仍保持完整的层状结构,但是其中含有一定量的有机物质,如有机电解质及增塑剂等。经过提纯,可以将其作为石墨原料进行资源化再利用;此外,稀有金属Li含量较高,为31.03 mg/g,分离回收的价值较高。     

废旧锂离子电池正极材料除铝技术研究进展

近年来,随着锂离子电池的快速发展,相应的废旧锂离子电池回收和再循环过程受到了越来越多的关注。铝作为废旧锂离子电池正极材料的主要杂质之一,吸引了学者们的广泛讨论和深入研究。现阶段工业上主要采用中和法除铝,通过向酸性浸出液中加入CaO等碱性物质生成Al(OH)3脱除,但存在渣量大、过滤难、易造成镍、钴等有价金属损失等问题。针对上述问题,学者们在预处理除铝、中和除铝和萃取除铝等方法上开展了广泛的研究。本工作通过分析调研国内外相关文献,详细评述了现有的废旧锂离子电池正极材料除铝方法,简要介绍了各方法的原理和优缺点,并展望了除铝方法技术的发展方向。     

废旧三元锂离子电池回收技术研究新进展

随着锂离子电池产业的发展,退役三元锂离子电池带来的环境污染和资源浪费问题日益严重。数量庞大的废旧三元锂电池材料蕴含丰富的锂、镍、钴等有价元素,潜在资源量巨大,回收经济价值高,系统地开展废旧三元锂电池材料的回收及再生技术,将有助于防治废旧电池污染、缓解镍钴锂资源短缺压力,促进我国锂电池产业的良性发展。本文介绍了废旧三元锂离子电池中正极、负极材料、电解液回收的研究现状,主要包括正极材料的预处理、酸浸、碱浸出与材料再生、石墨和铜箔回收、电解液回收,着重介绍现阶段材料的制备方法和工艺,简要比较了各种工艺路线的优缺点,探讨了当前废旧三元锂离子电池回收存在的关键共性问题,并提出绿色环保、短流程、低成本、自动化的废旧三元锂离子电池回收利用发展思路。     

A green approach for cohesive recycling and regeneration of electrode active materials from spent lithium-ion batteries

The implementation of the green energy transition by reducing reliance on fossil fuels has fueled the burgeoning demand for lithium-ion batteries in grid-level energy storage systems and electric vehicles. The growth of portable electronic devices has also contributed to this exponential demand, creating both logistical and environmental challenges in the supply of raw materials such as lithium and the management of end-of-life batteries. Current recycling methods for spent batteries are both energy-intensive and inefficient. To address these issues, a green approach using organic acid mixtures has been proposed to reclaim lithium from spent cathodes and recover and purify graphite from spent anodes, while also regenerating its structure. The effectiveness of this method is demonstrated through the use of organic acid mixtures to leach and reclaim lithium from NCM 622 batteries. On the anode side, a curing–leaching strategy using organic acids is employed to purify spent graphite, which is subsequently calcined to enhance its interlayer structure conducive to better intercalation of Li⁺ and improve electrochemical performance. Additionally, recovered graphite is tailored with carbon using water bath carbonization to repair structural defects caused by lithium intercalation and improve electrochemical performance while augmenting the regenerated graphite's quality, equipping it to be reused in batteries or upcycled applications.     

低共熔溶剂在废旧锂离子电池正极材料回收中的研究进展

大规模储能与电动汽车市场的发展壮大对锂离子电池的需求水涨船高,由此产生的废旧锂离子电池数量也即将迎来爆发式增长。废旧锂离子电池正极材料蕴含丰富的锂、钴、镍、锰等有价金属元素,回收经济价值高,环境效益显著。低共熔溶剂（DESs）作为一种绿色溶剂,在废旧锂离子电池有价金属元素回收方面显示出巨大的潜力。本文在简要介绍DESs性质及应用的基础上,系统综述了DESs在废旧锂离子电池正极材料回收链中的研究现状,主要包括正极材料的分离、活性物质的浸出以及有价金属的提取,着重介绍了现阶段回收的方法及工艺流程,比较了不同DESs浸出正极活性物质的优缺点,探讨了当前DESs在废旧锂离子电池回收中的共性问题,并展望了未来DESs回收锂离子电池的发展方向。     

湿法冶金回收废旧锂电池正极材料的研究进展

全球电动汽车和智能手机市场的逐年扩大,直接促进了全球锂离子电池市场规模的增加,锂离子电池的回收与再利用具有重要的经济和社会价值。本文综述了废旧锂离子电池正极材料的主要回收方法,包括梯次利用法、火法冶金法、湿法冶金法和直接回收法,重点综述了湿法冶金法的工艺流程和重要步骤,介绍了机械处理与正极材料浸出、浸出液的回收利用、有价值金属产物的再生合成的研究进展,最后对湿法冶金综合回收废旧锂电池正极材料的未来发展进行了展望。     

废旧手机电池回收制备 LiCoO2电极材料

首次提出采用混合溶剂（N－甲基吡咯烷酮（NMP）和N，N－二甲基甲酰胺（DMF）（1：1）]回收废旧手机电池，制备LiCoO2电极材料的方法。结果表明：用有机混合溶剂较采用单一有机溶剂NMP或DMF的提取效率好。提取效率提高13．2％～21．1％。在上述混合溶剂中100℃浸提1 h，盐酸80℃浸取1 h，氢氧化钠溶液沉淀，沉淀物经马福炉高温（700℃）煅烧7 h即可制得具有较好电化学性能的LiCoO2，可用作手机电池的主要正极材料。     

A review study on titanium niobium oxide-based composite anodes for Li-ion batteries: Synthesis,structure, and performance

The growing demands for Li-ion batteries (LIBs) in the electrification revolution, require the development of advanced electrode materials. Recently, intercalating titanium niobium oxide (TNO) anode materials with the general formula of TiNb_xO_2+2.5x have received lots of attention as an alternative to graphite and Li₄Ti₅O₁₂ commercial anodes. The desirability of this family of compounds stems from their high theoretical capacities (377–402 mAh/g), high safety, high working voltage, excellent cycling stability, and significant pseudocapacitive behavior. However, the rate performance of TNO-based anodes is poor owing to their low electronic and ionic conductivities. TNO-based composites generally are prepared with two aims of enhancing the conductivity of TNO and achieving a synergic effect between the TNO and the other component of the composite. Compositing with carbon matrices, such as graphene and carbon nanotubes (CNTs) are the most studied strategy for improving the conductivity of TNO and optimizing its high-rate performance. Also, for obtaining anode materials with high capacity and high long-term stability, the composites of TNO with transition metal dichalcogenides (TMDs) materials were proposed in previous literature. In this work, a comprehensive review of the TNO-based composites as the anodes for LIBs is presented which summarizes in detail the main recent literature from their synthesis procedure, optimum synthesis parameters, and the obtained morphology/structure to their electrochemical performance as the LIBs anode. Finally, the research gaps and the future perspective are proposed.     

A facile strategy for recovering spent LiFePO4 and LiMn2O4 cathode materials to produce high performance LiMnxFe1-xPO4/C cathode materials

To successfully recycle spent LiFePO₄ and LiMn₂O₄ batteries and simultaneously produce high performances nano-LiMn_xFe_1-xPO₄/C powders, a mechanical activation-assisted method was effectively applied in the recycling process. The technique consists of the separation and purification of spent cathode materials, high-energy mechanical mixing of raw materials and a commonly used heat treatment processes. The structural and morphological characterization results indicate that nano-sized LiMn_xFe_1-xPO₄/C composites with uniform amorphous carbon coatings were successfully synthesized from spent LiFePO₄ and LiMn₂O₄ batteries. The electrochemical performance testing results show that the recovered nano-LiMn_xFe_1-xPO₄/C cathodes possess promising Li-ion storage properties. LiMn_0.5Fe_0.5PO₄/C displays high capacities of 143.2, 138.1, and 127.6 mAh g⁻¹ at 0.1, 1, and 2C rates, respectively. The obtained cathodes also show outstanding cycling stabilities of 98.47% and 97.58% for LiMn_0.5Fe_0.5PO₄/C and LiMn_0.8Fe_0.2PO₄/C after 100 cycles, respectively. This work indicates that recycling spent LiFePO₄ and LiMn₂O₄ to produce high-performance LiMn_xFe_1-xPO₄/C is a promising strategy for recycling spent LiFePO₄ and LiMn₂O₄ based lithium ion batteries (LIBs) in an efficient and environmentally friendly manner.     

离子液体和低共熔溶剂绿色回收废旧锂离子电池的研究进展

温和条件下废旧锂离子电池的绿色高效回收具有重大意义，目前利用离子液体和低共熔溶剂回废旧收锂离子电池的综述报道较少。本综述回顾近年离子液体和低共熔溶剂回收废旧锂离子电池，分析离子液体和低共熔溶剂对不同锂离子电池正极材料回收的差异性，介绍绿色溶剂结构、酸碱性、电池组成、温度、时间、质量比等因素对回收的影响，归纳绿色溶剂回收废旧锂离子电池的热力学和动力学规律及其溶解机制，并指出利用离子液体和低共熔溶剂回收废旧锂离子电池目前存在的一些问题及其提出可能的应对策略。