全球LIBs市场的如火如荼势必带来相应原材料的枯竭和废旧LIBs的爆发式增长，因此，收购废旧LIBs对于保持电池Supply chain的完整和降低环境污染至关要紧。昆明理工大学冶金与能源工程学院离子液体冶金革新团队拓展了很多关于低共熔溶剂绿色可持续收购废旧锂离子电池(LIBs)的研究工作，获得了一系列研究进展。
全球LIBs市场的如火如荼势必带来相应原材料的枯竭和废旧LIBs的爆发式增长，因此，收购废旧LIBs对于保持电池Supply chain的完整和降低环境污染至关要紧。昆明理工大学冶金与能源工程学院离子液体冶金革新团队拓展了很多关于低共熔溶剂绿色可持续收购废旧锂离子电池(LIBs)的研究工作，获得了一系列研究进展。
近日，昆明理工大学离子液体冶金革新团队汝娟坚副教授联合香港城市大学郭再萍院士与中南大学王接喜教授等人提出了一种无沉淀剂选择性收购有价金属的方案，达成了废旧LIBs正极材料中Li的优先提取与过渡金属Ni、Co、Mn的精确离别。有关成就以“Hydration Equilibrium|controlled Cation|Anion Coordination Competition for Precise Recovery of All Valuable metals from Spent Lithium|ion Batteries”为题，发表在能源环境范围顶级期刊《Energy Environmental Science》上，为废旧LIBs提供了一种可持续、高效、经济的收购办法，并为其他二次金属资源的收购借助提供了新思路。昆明理工大学为论文第一单位，冶金与能源工程学院汝娟坚副教授为论文通讯作者，博士研究生程明强为论文第一作者。该研究得到了云南重大科技专项、云南基础研究计划，与昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洗借助国家重点实验室出色年轻人科学研究项目的资助。
图片来源：昆明理工大学官方网站
因为过渡金属Ni、Co和Mn的化学性质相似，在收购过程中易出现共沉淀，致使过渡金属间的离别困难。整个收购过程繁琐，需多次萃取与反萃取，不只耗时，还依靠昂贵溶剂，致使步骤复杂、废液量大，带来经济与环境双重负担。除此之外，Li的收购一般是在过渡金属离别之后，通过“加入沉淀剂→蒸发→结晶”的冗长模式才能达成。因此，开发一种高效、步骤短、精确收购有价金属的方案至关要紧。针对Li在水溶液中很难形成锂盐沉淀等问题，研究团队基于离子型低共熔溶剂(DESs)结构的可调性，并依据Li盐的沉降特质筛选出了材料价廉易得、制备简单、结构性质可调的氯化胆碱|草酸|水(ChCl|OA|H2O)DESs为浸出剂，达成了Li的优先提取(ACS Sustain. Chem. Eng. 2025, 13, 1719|1728. ESI高被引论文)。通过研究H2O含量对DES中阴离子和金属离子角逐配位机制的影响，揭示了Li的优先析出和Co的精确离别机理(eScience， 2024, 4, 100275. IF=42.9)。针对现有废旧LIBs正极材料中过渡金属选择性离别困难，Li收购常在步骤末端通过蒸发结晶才能收购等突出问题，研究团队通过考察不同金属草酸盐(NiC2O4∙2H2O、Li2C2O4、CoC2O4∙2H2O和MnC2O4∙2H2O)在ChCl|OA|H2O DES中的溶解度，开发了一种无沉淀剂精确收购Ni、Li、Co和Mn的技术。该技术使用ChCl|OA|H2O DESs为浸出剂，全程不需要引入额外化学试剂，而仅通过精准控制温度和H2O含量来调节金属离子的配位环境，即可迅速可逆地调节Ni、Li、Co和Mn的配位形式以从废旧NCM正极材料中精确收购所有有价金属，收购率94.0%，商品纯度97.0%。整个收购路线短、简单，无需添加额外化学试剂，并且对不相同种类型废旧LIBs正极材料(NCM111、NCM523、NCM622、NCM811、LCO、LMO和LFP)都具备好的普适性和工业应用前景。
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