研究背景
锂离子电池 (LIBs) 作为一种高效的新型储能装置，正在逐步推动能源行业从传统化石燃料向可再生能源的转变，帮助人类向清洁世界迈出重要一步。
LIB 最初主要用于为计算机、通信和消费电子产品（称为 3C 产品）提供电源。随着时代的发展，LIBs 的应用范围不断扩大，目前已广泛应用于大型电网储能系统和电动汽车领域，市场需求急剧增加。
由于锂离子电池的应用范围广泛，但使用寿命较低，全球废旧锂离子电池 (S-LIBs) 的数量正在迅速增加。全球电动汽车需求的急剧增长和贵金属资源短缺危机大大增加了对锂离子电池的需求。因此，S-LIBs 的有效回收利用不仅可以显著缓解 LIBs 生产资源的供应危机，还能避免因 S-LIBs 处理不当而造成的潜在环境污染。
文章简介
首先介绍了 LIBs 的基本结构、降解机制以及 LIBs 在回收之前的预处理工艺。 然后，不仅对传统湿法冶金和火法冶金的回收 S-LIBs 的方法进行了全面详细的讨论，还系统地介绍了新型的 S-LIBs 直接回收方法。 此外，我们还介绍了一种通过用废物处理废物来回收 S-LIBs 的绿色环保策略。 最后，总结了湿法冶金、火法冶金和直接回收 S-LIBs 方法的优点和局限性，还分析了 S-LIBs 回收方法目前所面临的挑战以及未来的发展趋势。
直接回收
与火法冶金和湿法冶金回收相比，直接回收 S-LIBs 不会损坏原始电池结构。为了保持阴极的价值，首选直接回收方法，即对废电池阴极材料进行再锂化，以恢复其原有功能并重新使用。大多数阴极的失效是由于关键元素随着使用时间的增加而丢失，而电池的结构并没有受到很大程度的损坏。通过直接补充锂等相应损失的元素，直接修复和再生 S-LIBs，可以大大降低 LIBs 的生产成本和环境污染。此文章详细介绍了锂离子电池直接回收的五种方法：固相再生法，水热再锂化，化学再锂化，电化学再锂化和熔盐辅助再生法。对每种回收方法的原理以及回收结果都进行了详细的讨论。此外还总结了每种方法的优缺点。
湿法冶金
近年来，湿法冶金的应用范围越来越广泛，尤其是在中国等地区。湿法冶金工艺主要利用液相化学相互作用在相对较低的温度下从 S-LIBs 中回收贵金属。在湿法冶金过程中，有两个关键步骤，浸出和萃取。浸出是湿法冶金中最重要的步骤，因为从 S-LIBs 中成功浸出贵金属决定了湿法冶金回收过程的可行性和经济成本。浸出的目的是将有价值的金属从 S-LIBs 的固体组分转化为溶液中相应的金属离子，从而促进后续的金属分离和回收过程。然后，可以通过向浸出溶液中添加萃取剂来实现金属离子的选择性回收。最后，金属离子通过化学沉淀或电沉积过程转化为金属。
与火法冶金相比，湿法冶金实现了更高的金属回收率和高产品纯度，同时也有利于降低能源需求和减少气体排放。以经有许多湿法冶金方法用于回收 S-LIBs，包括酸浸、氨浸、生物浸出和新型的 DES 溶剂浸出。我们对这四种浸出方法进行了全面详尽的讨论，包括浸出机理，浸取效率以及对环境的影响。我们还总结了，各个浸出方法的优缺点。此外我们还总结了各种加强湿法冶金的浸出效率的辅助措施，包括机械化学、超声波和光催化。对它们的加强原理和加强效果做了详细的讨论。
火法冶金
高温冶金是回收 S-LIBs 的另一种流行工艺。火法冶金旨在提供高温环境，以实现从 S-LIBs 阴极材料中回收贵金属和化合物的目的。火法冶金回收具有对原料要求低、操作简单、设备要求低、加工过程中产生的废液少、适合大规模生产、广泛应用于各种电极材料等优点。由于焙烧过程温度高，反应速率高于湿法冶金回收率，有利于大规模处理 S-LIBs。因此，它是目前一些制造商在回收 S-LIBs 时使用的主要回收方法。
火冶金通常分为两种方法：冶炼和焙烧。冶炼是从 S-LIBs 中回收贵金属的一种常见火法冶金方法，由于其操作简单、生产率高，被广泛用于工业规模的应用。在冶炼过程中，当温度上升到电池材料的熔点以上时，通过还原和随后形成不混溶的熔融层，促进了液相中金属的分离。S-LIBs 的常规熔炼回收过程如下图所示。回收的合金还可以通过湿法浸出过程，得到相应的贵金属材料。
以废治废
论文信息
Recycling Spent Lithium-Ion Batteries Cathode: An Overview
Zhang xun, Maiyong zhu *（朱脉勇，江苏大学）
Green Chem., 2024
https://doi.org/10.1039/D4GC01781A
作者简介
本文第一作者，江苏大学材料科学与工程学院高分子材料与工程专业本科生，导师朱脉勇。研究方向为锂离子电池电极材料的回收和再利用。
本文通讯作者，江苏大学材料科学与工程学院副教授。其研究兴趣包括过渡金属氧/硫化物、功能高分子、碳基能源材料、固体废弃物资源化利用等方面。近年来在诸多国际主流刊物发表研究论文 40 余篇，授权发明专利 3 项。现为中国化学会、中国化工学会会员。
期刊介绍
rsc.li/greenchem
Green Chem.
| 2-年影响因子* | 9.3分 |
| 5-年影响因子* | 9.3分 |
| JCR 分区* | Q1 绿色可持续科技 Q1 化学-跨学科 |
| CiteScore 分† | 16.1分 |
| 中位一审周期‡ | 37 天 |
Green Chemistry 专注于绿色化学和可持续性替代技术的最前沿，报道的跨学科研究工作致力于构建对生物和环境友好的技术基础，以期减少化学生产对环境的影响。该刊发表的原创性研究成果代表了绿色化学研究领域的重大进展，具有广泛的吸引力。该刊的论文必须将所报道的新方法与现有方法进行比较，并证明新方法具有的优势，特别是在减少或消除对环境的不良影响方面。
Javier Pérez-Ramírez
🇨🇭 苏黎世联邦理工学院
Editorial board members
‡中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件
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