通过浸出得到的浸出液中可能含有多种金属元素，如 Co，Li，Ni，Al，Fe，Mn，Cu 等。其中，前四种在废旧锂离子电池中含量较高，也是回收的主要目标金属。研究表明，有多种方法可以实现金属的分离回收，如调节 pH 值或者添加反应剂使金属沉淀出来; 也可以通过向浸取液加入能与金属离子相结合的有机溶剂，通过溶剂萃取方法使金属从溶液中分离; 还可以通过电化学方法使金属分离等。
溶剂萃取法
用溶剂萃取法来分离浸出液中的各种金属是研究较为广泛的一种回收方法。这种方法操作条件温和，回收率高，回收产物的纯度高。常用的萃取剂有 Acorga M5640，Cyanex272，P507，PC-88A，TBP和 D2EHPA等。这些萃取剂中含有对重金属离子很强配位能力的基团，能与钴离子络合形成配合物，然后使用相应的有机溶剂将金属离子分离，从而得到纯度较高的钴盐。
沉淀法是利用金属离子与某些特殊的阴离子相结合，形成化合物的溶解度降低，从溶液中析出分离出来，从而达到金属分离。用 NaOH 作为沉淀剂，通过调节溶液的 pH 值，实现了铁、锰、锂的分离。电化学测试结果表明，回收得到的钴酸锂电极材料具有较好的电化学性能，可以用于锂离子电池材料。沉淀法虽然回收率高，但工艺复杂，操作繁多且 pH 值难以控制，进行工业化生产较难。
盐析法
盐析法是通过在废旧锂离子电池浸出液中加入电解质饱和硫酸铵溶液和低介电常数溶剂无水乙醇，以达到降低溶液介电常数的目的，从而使溶液中的钴盐析出。根据电解质溶液现代理论的计算模型，首次通过在低浓度的浸出液中加入电解质和具有较低介电常数的溶剂，调节溶液的介电常数，改变混合溶剂的结构和溶剂化离子的半径等，使溶液离子的溶剂化能降低至不足以破坏盐分子晶格的程度———即溶剂化能低于晶格能，达到过饱和而从溶液中析盐，从而力求探索一种简单、经济、高效、环保的从废弃锂离子电池中回收有价金属的方法。
离子交换法是利用离子交换树脂对钴、镍金属离子络合物的吸附系数的不同来实现金属分离提取的一种方法。此方法工艺简单，易于操作。
电化学方法
电化学方法回收废旧锂离子电池中的有价金属是指将电极材料中的金属以离子形式浸出后，通过电化学过程还原二价钴离子得到金属钴。电化学还原沉积法回收能够得到结构和形态可控制的钴金属膜、合金或者多层沉积物。该方法不用添加其他物质，引入的杂质少，可以得到纯度较高的产物。但是要求在前处理过程中尽可能的纯化活性材料，以避免其他金属离子的共沉积，导致产物纯度不够，同时要消耗较多的电能。
