杨舜团队Angew.：利用碳热冲击法从废旧锂离子电池中回收有价金属

火法冶金技术通常用作预处理以提高湿法冶金过程中从废旧锂离子电池中回收有价金属的浸出效率。然而，传统的火法冶金工艺非常耗能和耗时。

在此，江苏师范大学杨舜教授团队报道了一种碳热冲击（CTS）方法，该方法具有均匀的温度分布，高加热和冷却速率，高温和超快的反应时间，可用于还原LiNi_0.3Co_0.2Mn_0.5O₂（NCM325）正极材料。

具体而言，采用CTS还原正极材料，进行了锂的水选择性浸出和有价过渡金属的稀酸浸出。从18650型锂离子电池中回收NCM325正极材料，根据锂离子电池的相变化和浸出效率，确定了CTS中最佳输入参数(电流200 A，时间20 s)。

即在最佳浸出条件下，Li的水浸效率为90.78%，再用稀酸(0.5 M H₂SO₄)浸出Ni、Co和Mn，浸出效率分别为99.05%、99.13%和98.09%。

基于SEM、XPS、SAED和Raman分析，作者还提出了NCM325经CTS处理后分解还原为Li₂O、Co、Ni和MnO_0.5Li₂O出现在焙烧产物表面，有利于进一步的水浸。

图1. CTS工艺示意图

此外，批量实验表明CTS还原策略适用于各种废正极材料，包括NCM111、NCM523、NCM622、NCM811、LiCoO₂和LiMn₂O₄。

本文还讨论了该系统的低电耗和潜在的规模应用前景，CTS工艺具有低能耗和潜在的规模应用，为回收废旧锂离子电池提供了一种高效环保的方法。

图2. CTS工艺各工段产物的拉曼分析及Li₂O形成示意图

Recycling Valuable Metals from Spent Lithium-Ion Batteries Using Carbothermal Shock Method ，Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202300074