1.研究背景
据预测，到 2030 年，全球废锂离子电池的数量将超过 1100 万吨，这可能会严重威胁环境和公众健康。同时，对LIB的需求不断增长，这也代表着对锂和钴的需求也不断增长。因此，回收废弃锂离子电池阴极中的金属元素具有重要的环境、社会和经济意义。
目前，LIB回收主要包括三个步骤：预处理、金属提取和金属分离。预处理通常是指拆卸、切碎和粉碎。在回收过程的金属提取步骤中，通常的方法包括火法冶金工艺、湿法冶金回收方法和直接回收方法。
湿法冶金工艺金属浸出率高，但无机酸的技术对工人和环境都构成危险，有机酸也需要额外的还原剂。本文提出了一种在有机酸浸出过程中使用 CEC 替代传统还原剂的方法。
2.实验部分
在整个回收过程中，首先将 LCO 与 LIBS 分离，然后通过 CEC 浸出提取金属。在此步骤中，将 LCO 和柠檬酸混合在一起，加入SiO2作为催化剂，并应用超声波作为机械能的来源。反应 6 小时后，溶液呈粉红色，表明阴极材料中所含的金属成功浸出。然后通过连续沉淀分离金属，并回收催化剂。最后，采用沉淀法分离溶液中锂离子和钴离子的混合物。依次加入 Na2C2O4和Na2CO3与Co2+ 和 Li+反应生成 CoC2O4和 Li2CO3，它们是 LCO 合成的前体。整个过程使用的 SiO2 可以通过过滤法回收。
3.图文要点
图1.通过 CEC 浸出法回收锂电池的流程图.
图2.通过 CEC 浸出法提取金属:a)说明了各种介电材料对浸出效率的影响;b)SiO2的数量与浸出效率之间的相关性;c)70 °C时的信噪比;d)70 °C时的柠檬酸(CA)浓度;d)70 °C 时的浸出时间;e)反应温度对 LCO 电池中 Li ;f) Co 浸出效率的影响.
图 3 |对 CEC 产生的自由基进行回收的研究:a)Co 与各种自由基清除剂一起浸出 1 h 的效率.b)DMPO 捕获的自由基加合物信号的 ESR 谱图.c)TEMPO 捕获电子的自由基加合物信号的 ESR 谱图.d)在 SiO2 微粒存在下超声处理下 2-羟基对苯二甲酸 （THA-OH） 的荧光光谱.e)在 SiO2 微粒存在下超声处理下 NBT 的紫外-可见光谱.f) 使用钼酸铵分光光度法获得反应时间增加的紫外-可见光.
图 4.CEC 处理后浸出液沉淀物的表征:. a–c, CoC2O4 的 XRD、FTIR 光谱、SEM 图像；d–f, Li2CO3 的 XRD 光谱、FTIR 光谱、 SEM 图像.
图 5 .用于 CEC 浸出的 SiO2 的可回收性证明:a)用于回收 SiO2 催化剂的不同方法的浸出效率结果.b)浸出效率从 1 到 5 个循环.c)纯 SiO2 和回收 SiO2 的 FTIR 光谱.d)SiO2 的 SEM 图像.e)一个循环 SiO2 的 SEM 图像.f)5 个循环 SiO2 的 SEM 图像.
4.总结
本文展示了使用接触电催化从 LIB 正极材料中浸出金属的可行性。在 90 °C 下，Li、Co 对 LCO 的 CEC 浸出效率在 6 h 内分别达到 100% 和 92.19%，而在 70 °C 下，Li、Ni、Mn 和 Co 对 NMC 的浸出效率分别为 94.56%、96.62%、96.54% 和 98.39%。在这项工作中，还证明了通过沉淀获得的化合物可以用作合成有价值产品的前体。此外，验证了作为催化剂的 SiO 2可以成功回收。这项工作中出现的 CEC 浸出方法为 LIBS 的可持续回收提供了一种有前途的解决方案。
