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锂离子电池是优秀的二次电池,具有高工作电压、高比容量、长循环寿命、良好的安全性能等诸多优点。随着锂离子电池的广泛应用,大量的废旧锂离子电池被直接作为市政垃圾掩埋,这可能对环境造成危害并导致金属资源的浪费。通常,废旧锂离子电池资源化的方法有两种。废旧锂离子电池正极材料经预处理和浸出后,浸出液中的有价金属要么单独回收,要么直接合成为新的正极材料。然而,目前的回收方法仍存在成本高、产品性能差、环境污染大等问题。为解决上述问题,本文建立了一种预处理-还原浸出-再合成的废旧锂离子电池回收方法。基于超临界二氧化碳流体技术,研究分别以水、丙酮、N-甲基吡咯烷酮作为溶剂时,压力、处理温度、处理时间、搅拌速度等因素对正极材料剥离效率的影响,并与非超临界条件下的预处理实验作对比。实验结果表明,在超临界二氧化碳流体条件下,以水为溶剂时,在压力10 MPa、温度60℃、反应时间120 min、搅拌速度200 rpm的最佳实验条件下,正极材料的剥离效果最好,剥离率为99.12%。柠檬酸浸出废旧镍钴锰三元锂离子电池正极材料中有价金属的实验中,研究分别以过氧化氢、抗坏血酸、葡萄糖、乳糖作为还原剂时,浸出温度、浸出时间、柠檬酸浓度、还原剂浓度、固液比、搅拌速度等因素对锂、锰、钴、镍浸出率的影响,并采用Box-Behnken实验设计优化了浸出条件。实验结果表明,以乳糖作为还原剂时,在浸出温度88.9℃,柠檬酸浓度1.49 mol·L-1,乳糖浓度0.7 wt.%,浸出时间2 h,搅拌速度300 rpm,固液比30 g·L-1条件下,锂、锰、钴、镍的浸出率具有最优值,分别为96.84%、95.75%、95.37%、95.68%。间接共沉淀法再生LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料的实验中,研究煅烧温度、煅烧时间、锂配比等因素对所制备的正极材料理化性能及电化学性能的影响。实验结果表明,在煅烧温度900℃,煅烧时间12 h,锂配比1.2:1的最佳合成条件下,所制备的LiMn0.3Co0.2Ni0.5O2正极材料结构和形貌较好,且具有良好的电化学性能,1C倍率下首次充电比容量为159.8 mA·h-1,放电比容量为157.8 mA·h-1,库伦效率为98.7%,1C倍率循环50次后容量保持率为92.5%,放电倍率从0.1C增加到5C时,循环30次后正极材料的比容量为128.89 mAh·g-1,容量保持率为71.47%。