从废旧电池的酸性氯化浸出液中选择性提取锂

旧电池的重要性仍在

锂离子电池为我们的手机、笔记本电脑和电动汽车提供动力，但当电池报废时，其中的锂很难回收。如今，大量锂要么丢失，要么要在多个昂贵步骤后才能回收。该研究探索了一种更简便的方法，在将废电池化学溶解后产生的酸性液体中尽早提取锂，旨在节省能源、化学品和有价值的金属。

将碎电池变成有用的液体

现代电池回收通常从“黑质”开始——通过粉碎报废电池得到的深色粉末。这种粉末富含锂，但也含有镍、钴、锰及其他金属。一种常见做法是用盐酸溶解黑质，得到一种含几乎所有金属的盐溶液。挑战在于，现有的回收方法通常优先回收更贵的金属，留到最后才处理锂，此时锂被稀释、部分损失并且与许多杂质混合。从相同的酸性溶液中更早回收锂会更高效，但这需要一种能够选择性抓取锂而不带走其他金属的材料。

为锂量身定制的液体

研究人员设计了一种特殊的有机相，像在分子层面上的过滤器。它结合了三种成分：铁离子、一种常用工业溶剂三丁基磷酸酯（tributyl phosphate），以及一种称为P507的酸性助剂分子。当该有机相与酸性电池浸出液混合时，锂离子比镍、钴或锰更容易进入有机相。团队精心调控了P507与铁的比例，使该有机相既能从浸出液中捕获锂，又能在随后将锂释放到洁净水中时保持铁留在有机相内以便重复使用。

逐步分离：从混合汤到纯净锂

研究测试了两种略有不同的流程方案。第一种方案是有机相直接从电池浸出液中负载锂，然后再加入P507以稳定体系；第二种方案则先用简单的储备溶液将铁预先加载到有机相中，然后再与真实浸出液接触。两条路线均经过三个关键步骤：洗涤以去除微量杂质、剥离以将锂从有机相转移到水相、以及再生以准备有机相进入下一循环。在有机—水相合适的混合比和P507与铁约1.5到1.7的比例下，该工艺在多次接触阶段中提取了超过90%的锂，同时将镍和钴几乎完全留在原始溶液中。

保持体系稳定且可重复使用

团队使用红外和紫外可见光谱测量来确认铁与有机分子在该液体过滤器内的相互作用。这些测试显示，即使在用水剥离时氯化物浓度下降，铁也以可保持在有机相内的结合形式存在。因此，同一溶剂可以在多次循环中重复使用而不会显著损失铁或萃取性能。在六次重复运行中，单级锂萃取保持在约65%，最终富锂水相的锂含量为每升11到14克，而镍和钴浓度低于检测限，锰几乎不存在。

对更清洁电池回收的意义

对非专业读者来说，关键结果是可以使用一种可回收的液体过滤相，在只用水作为最终回收步骤的情况下，从苛刻的盐性电池浸出液中早期提取出锂。这避免了将黑质加热到高温、减少了酸碱添加量，并防止引入额外的金属杂质。在工业回收厂中，净化后的浸出液随后可用现有方法回收镍、钴和锰，而富锂水相可进一步制成电池级锂盐。总体来看，这些步骤为实现一次性充放电电池中锂的更高效、潜在更可持续的闭环回收提供了可行路径。

引用: Saleem, U., Buvik, V., Bandyopadhyay, S. et al. Selective extraction of lithium from acidic chloride leachates of spent batteries. Sci Rep 16, 14984 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43332-y

关键词: 锂回收, 电池浸出液, 溶剂萃取, 黑质, 湿法冶金