锂离子电池（LIB）回收对于能源安全、环境可持续性和经济可行性至关重要，因为LIB的有限使用寿命导致每年产生大量的废旧电池。然而，从复杂的LIB浸出液中高效、精确地回收有价值的金属离子，如Li⁺、Mn²⁺、Ni²⁺和Co²⁺，仍然是一项重大挑战。

在此，香港大学赵严、汤初阳，鲁汶大学Bart Van der Bruggen等人提出了一种可扩展的电膜结晶辅助通用回收（e-MCGR）技术，用于从LIB浸出液中选择性且高效地回收这些金属离子。

通过电化学和电膜技术的协同整合，作者提出的技术包含四个关键配置：选择性膜双级蒸馏、双极膜原位结晶、膜金属络合异位结晶以及膜金属提取时序结晶。作者系统分析了电膜的金属离子转移动力学（离子选择性和渗透率）和电膜结晶系统的性能（回收率和产品纯度），并评估了能耗、经济可行性和环境效益。

作者优化的e-MCGR工艺实现了Li⁺回收率95.5%、Mn²⁺回收率99.5%、Ni²⁺回收率83.1%和Co²⁺回收率87.3%，得到了高纯度的产物：Li₂CO₃纯度99.9%、Mn₃O₄纯度99.9%、Ni(OH)₂纯度99.5%和Co(OH)₂纯度92.5%。e-MCGR技术展现出重塑LIB回收范式的巨大潜力，使技术效率与能源、环境和经济可持续性相统一。

图1. 从一价阳离子溶液和废弃CO₂可持续生产碳酸锂

总之，该工作通过电膜结晶辅助通用回收（e-MCGR）概念和技术，提出了一个高度模块化的废弃锂离子电池（LIB）回收平台。

该e-MCGR包含四个关键配置：(1) 选择性膜双级蒸馏，用于从多价阳离子（Mn²⁺、Ni²⁺、Co²⁺）中分离Li⁺和Na⁺；(2) 双极膜原位结晶，用于回收Li₂CO₃并利用CO₂；(3) 膜金属络合异位结晶，用于回收Mn₃O₄；(4) 膜金属提取时序结晶，用于回收Ni(OH)₂和Co(OH)₂。这些配置使得从LIB浸出液中高效分离和回收有价值的金属离子（包括Li⁺、Mn²⁺、Ni²⁺和Co²⁺）成为可能，实现了高回收率和高纯度结晶产物。

所提出的系统不仅解决了资源稀缺和环境污染问题，还带来了显著的经济效益。回收高纯度的Li₂CO₃、Mn₃O₄、Ni(OH)₂和Co(OH)₂产生可观的利润，而NaOH、HCl的再利用以及EDTA/Cyanex 272的循环减少了废物产生并增强了可持续性。本研究中展示的新颖设计理念、技术原理和评估方法为开发高效且经济可行的LIB回收系统铺平了道路。

这项e-MCGR技术可以与间歇性能源系统和可持续资源管理相结合。为了进一步推进该技术，未来的工作应侧重于开发具有高金属离子渗透率、增强的目标离子选择性和优异抗污染性能的先进电驱动膜。

图2. 从真实LIB浸出液中回收锂和金属盐

Lithium-ion battery recycling through an integrated electro-membrane crystallization technology, Nature Communications 2025 DOI: 10.1038/s41467-025-67678-5

文章来源：电池未来

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