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.     

废旧锂离子电池制备锂离子筛及其应用研究进展

锂离子电池报废量爆发式增长,预计到2023年,废旧锂离子电池回收利用将是一个超过300亿元产值的新兴市场,其中,锂资源占可回收金属价值的一半。为探索锂资源高效回收技术,基于现阶段研究热点,讨论了以废旧锰酸锂电池正极材料、废旧三元锂电池正极材料、废旧锰系锂离子电池负极材料为原料制备锂离子筛的方法;探讨了废旧锂离子电池中各类杂质成分对锂离子筛性能的影响;阐述了锰系锂离子筛技术在废旧锂离子电池的锂回收、盐湖卤水提锂和化工制药废水提锂等领域的应用。通过分析得出,锂离子筛的应用能够增加锂盐回收率与回收纯度,降低技术成本,应用前景广阔。     

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。     

废锂离子电池正极材料中锂元素选择性回收的研究进展

随着新能源汽车市场的蓬勃发展,锂离子电池作为新能源汽车的关键部件,面临着关键金属资源尤其是锂资源供给不足的风险,回收废锂离子电池中所含的二次锂资源将成为解决锂资源供需问题、推动行业可持续发展的重要途经。因此为实现废锂离子电池中锂元素的高效提取,分步或优先提取的选择性提锂工艺备受研究者们关注。本文介绍了火法、湿法、机械化学法和电化学法四种当前主流的选择性提锂工艺,在阐述其基础反应机理的基础上,总结归纳了各工艺最新的研究成果,并从提取过程中的工艺能耗、物耗、回收率、选择性、环境影响等多个角度对各工艺的优势和不足进行了深入分析。最后,对废锂离子电池中有价金属资源化回收的发展趋势及前景进行了展望,为未来研发更加清洁高效的回收工艺提供参考。     

锂资源提取与回收及锂制备工艺研究现状

随着锂电池市场需求的不断扩大,锂资源的提取与回收成为研究的热点。介绍了盐湖卤水提锂工艺中沉淀法和萃取法的研究进展。重点阐述了废旧锂离子电池正极材料回收锂资源的研究现状。介绍了金属锂的制备工艺,包括熔盐电解法和真空热还原法,其中真空热还原法包括硅热还原法、铝热还原法和铁热还原法。目前盐湖卤水萃取法提锂的工业化是需要解决的重点问题;废旧锂离子电池锂资源的绿色回收是当前研究的热点,在保证锂回收效率的同时尽量选用有机酸以减少污染,同时废旧锂离子电池的工业化回收前景广阔;真空热还原制备锂单质目前仍处于实验室研究阶段,连续化生产是研究的主要方向。     

Cost effective recovery of lithium from lithium ion battery by reverse osmosis and precipitation: a perspective

Production of lithium from primary resources is lagging behind demand (12% versus 16% in 2016), cost of lithium is increasing (between 40 and 60% in 2016), battery energy density rapidly increasing versus declining cost, and estimated lithium ion battery (LIB) markets size ($77.42 billion by 2024) driven by projected demands for plug‐in electric vehicles (PEVs) clearly justifies recycling. PEV technology and projected demand raise several challenges, including lithium demand/scarcity and future technology to recover lithium from LIB waste. To address the circular economy, steady supply chain security, self‐reliance, environment safety, environment directive, energy security, resources conservation, futuristic carbon footprint, WEEE directives and waste crime, recycling of LIB is an absolute essential. During the last decade, LIB recycling research and industrial recycling of LIB have attracted the interest of researchers, industrialists, and environmentalists. All have reported progress in the recovery of valuable metals like Co, but have rarely focused on lithium recovery. Hence, this paper addresses logical hypothesis and application of available technology in a fashion where lithium recycling from LIB can be addressed. © 2017 Society of Chemical Industry     

废旧锂离子电池正极有价金属的分离和提取方法

介绍了废旧锂离子电池回收处理的意义和必要性,对溶剂萃取法、化学沉淀法、电沉积法、络合离子交换法等提取和分离正极中钴、铝、镍、锂等有价金属的研究现状进行了评述。     

湿法回收退役三元锂离子电池有价金属的研究进展

近年来，随着三元体系锂离子电池市场份额的快速增加，退役三元锂离子电池将在未来出现爆发式增长，因此，回收三元锂离子电池电极材料中高价值的钴、镍、锂等有价金属成为电池行业的又一研究热点。本文详述了湿法回收三元电池电极材料有价金属的工艺流程和主要方法，重点介绍了有价金属的浸取方法、金属的分离提取、再合成利用和浸取动力学机理的研究进展，比较了工艺流程中不同处理方法的优缺点。并对回收退役三元电池材料的有价金属作了经济性分析，结果表明，三元电池材料有价金属回收具有可观的经济效益。最后对湿法回收三元电池材料中的有价金属方法进行总结，并简述了未来湿法回收处理方法的重要技术，包括化学纯化、自动化拆解以及完善的分类回收技术等，为未来三元电池材料回收技术发展提供参考。     

热力学研究在锂离子电池回收中的应用

废旧锂离子电池的回收是近年来资源回收研究领域的热点,但相关回收体系的理论基础研究仍然较为薄弱。其中在热力学研究方面,研究者们大多仍以经典冶金物理化学理论为指导,并借助E-pH图、优势区域图等方法开展研究。本文对该领域已有的较为典型的热力学研究进行综述,详细阐述了热力学研究对废旧锂离子电池常规回收工艺的指导作用以及对三元正极废料选择性提锂、磷酸铁锂正极废料选择性提锂和失效电池材料再生修复等新技术开发的启发性作用。同时,基于对现有锂离子电池回收体系热力学研究的总结和评述,指出了未来锂离子电池回收体系热力学研究亟待解决的关键问题和发展方向。     

锂离子电池电极材料机械化学合成研究进展

简要介绍了机械化学合成的特性,着重论述了利用机械化学法合成锂离子电池电极材料的研究现状,以及利用机械化学法合成的这些电极材料的特点。展望了机械化学法在锂离子电池电极材料中的应用发展前景,并认为随着研究的深入,采用计算机模拟计算机械化学能量、粉末受力情况和机械化学进程,以指导新工艺、新材料的开发研究,从分子水平上设计出来的各种高性能的电极材料将有力地推动锂离子电池的研究和应用。     

退役锂电池有价金属湿化学分离技术研究进展

随着锂离子电池行业的快速发展,废旧锂离子电池数量将呈现爆炸式增长趋势,从废旧锂离子电池中资源化回收有价金属对经济和环境都具有显著意义。为了实现废旧锂电池过程中各种有价金属（锂、钴、镍、锰等）高效无害化分离回收,针对各种金属离子的湿化学分离技术进行系统性总结,介绍了各类技术在浸出液中金属离子分离的应用工艺和发展现状,主要包括化学沉淀法、溶剂萃取法、吸附分离法、膜分离法和电沉积分离法等。分析了废旧锂电池有价金属分离过程中各类技术优缺点、关键性问题和发展趋势,表明当前分离技术关键点在于有价金属性质相似导致提纯困难、分离试剂昂贵导致工艺成本加大等,各种分离技术发展趋势在于开发新型低成本、环境友好的分离技术。     

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。     

一种新型电解质锂盐的合成技术进展

综述了锂离子电池电解质锂盐的最新研究成果,介绍了一种新型的电解质锂盐的合成方法,并对电化学氟化和普通的化学合成方法进行了比较,阐述了该锂盐合成方法的可能发展方向。     

盐湖提锂知识图谱分析——Citespace可视化分析

随着新能源产业的快速发展,锂的需求量激增,由此盐湖提锂也越来越受到人们的重视。本论文基于WOS数据库和文献可视化分析软件Citespace,对1999—2020年盐湖提锂领域文献进行系统地分析,结果表明：该领域经过数十年的积累,正处于高速发展阶段;我国在该领域的研发实力处于领先地位,拥有强劲的研究机构,但跨机构的合作较少。目前,盐湖卤水提锂方法主要有：离子交换吸附法、膜分离法、溶剂萃取法和电化学法等,其中电化学法作为一种新兴技术受到了广泛关注,是未来极具发展潜力的提锂方法之一。     

钛系锂离子筛用于盐湖提锂的研究进展

随着新能源行业在世界范围内的快速发展,金属锂因其能量密度高等优势被广泛应用,从蕴含大量锂资源的盐湖卤水中提锂是获取锂资源的重要方向。盐湖提锂的方法主要有碳化法、沉淀法、离子筛吸附法、电化学辅助法等。离子筛吸附法适合从浓度低的液相中选择性回收锂,其中钛系锂离子筛因其稳定性强、吸附容量大而成为吸附法的研究热点。本文以钛系锂离子筛技术为立足点,对全球锂资源分布现状、钛系锂离子筛提锂机理进行了分析,综述了目前钛氧化物锂离子筛的合成方法、成型方法、现存的问题等,为后续开发新型钛系锂离子筛,提高饱和吸附容量等方面提供参考。     

我国盐湖锂资源分离提取进展

锂及其化合物是国民经济和国防建设的重要战略资源，在储能电池、精细化工、原子能热核聚变等领域有着重要应用。中国是锂资源消耗与生产大国，但我国锂消费量对外依存度达70%以上，同时我国锂资源主要储存在西部地区的盐湖卤水中，低锂浓度、高镁锂比的问题提升了盐湖提锂的难度。针对我国盐湖提锂现存的问题，本文系统总结了盐湖锂资源分离提取常见的传统方法，并重点阐述了新型膜分离材料及新型膜分离过程在盐湖卤水高效提锂方面的重要进展，特别是我国科研工作者在盐湖提锂应用中所取得的最新成果。     

锰酸锂合成方法，的研究进展

尖晶石型锰酸锂是当前锂离子正极材料的研究热点。结合笔者的研究工作,详细阐述了传统工业制法以及软化学方法的制备方法、优缺点及合成材料的电化学性能。重点综述了近几年来合成锰酸锂新的合成方法及其优势,介绍了改善锰酸锂材料循环性能煦多种方法,充分说明了锰酸锂被将广泛地用作锂离子电池正极材料巨大的应用前景。     

离子液体体系用于盐湖卤水提取锂

3种咪唑类离子液体:1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C₄mim][PF₆])、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C₆mim][PF₆])、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C₈mim][PF₆])被作为绿色溶剂用于盐湖卤水分离镁锂, 建立了以离子液体(ILs)、磷酸三丁酯(TBP)分别为萃取介质和萃取剂的盐湖卤水锂萃取体系, 并与使用传统有机溶剂磺化煤油和氯仿的萃取效果进行了对比。研究发现, 该离子液体体系较使用传统挥发性有机溶剂的萃取体系有更高的萃取率。锂的萃取率随离子液体中烷基碳原子数的减小而增加。详细考察了溶液pH、离子液体浓度、相比对萃取效率的影响, 获得了离子液体体系萃取的最优条件。在最佳萃取条件下, 3种离子液体体系对锂的单级萃取效率均高于80%, 分离系数最高达到100以上。机理研究表明:离子液体体系是以阳离子交换实现对锂的萃取, Li⁺与TBP形成[Li·2TBP]⁺络合物进入有机相。     

Electrospun poly(lithium 2‐acrylamido‐2‐methylpropanesulfonic acid) fiber‐based polymer electrolytes for lithium‐ion batteries

Novel single‐ion conducting polymer electrolytes based on electrospun poly(lithium 2‐acrylamido‐2‐methylpropanesulfonic acid) (PAMPSLi) membranes were prepared for lithium‐ion batteries. The preparation started with the synthesis of polymeric lithium salt PAMPSLi by free‐radical polymerization of 2‐acrylamido‐2‐methylpropanesulfonic acid, followed by ion‐exchange of H⁺ with Li⁺. Then, the electrospun PAMPSLi membranes were prepared by electrospinning technology, and the resultant PAMPSLi fiber‐based polymer electrolytes were fabricated by immersing the electrospun membranes into a plasticizer composed of ethylene carbonate and dimethyl carbonate. PAMPSLi exhibited high thermal stability and its decomposition did not occur until 304°C. The specific surface area of the electrospun PAMPSLi membranes was raised from 9.9 m²/g to 19.5 m²/g by varying the solvent composition of polymer solutions. The ionic conductivity of the resultant PAMPSLi fiber‐based polymer electrolytes at 20°C increased from 0.815 × 10^?5 S/cm to 2.12 × 10^?5 S/cm with the increase of the specific surface area. The polymer electrolytes exhibited good dimensional stability and electrochemical stability up to 4.4 V vs. Li⁺/Li. These results show that the PAMPSLi fiber‐based polymer electrolytes are promising materials for lithium‐ion batteries. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012