新能源汽车与消费电子的快速迭代推动锂离子电池大规模装机，也带来迫近的退役潮——预计到2030年将有约318 GWh电池退出服役。退役电池既是锂、钴、镍的“城市矿山”，也是重金属与电解液的环境风险源。
真正的瓶颈并不在于金属能否被溶解，而在于分离：活性材料、黏结剂、导电剂与集流体在电极内紧密咬合，分离不彻底会把惰性杂质与交叉污染一路带入后续工序，抬高能耗与试剂消耗，拉低再生材料的纯度与性能。
复旦大学廖萌、彭慧胜等人在《Chemical Communications》发表综述，把分散的回收工艺归纳为结构解离与元素提取两个层级，以“分离”为主线串联从宏观剥离到微观提取的完整链条，并给出单步集成的可行路径。
结构解离：让电极界面按需失效
结构解离旨在拆开固-固界面，把活性材料与集流体、黏结剂、导电剂分开。
机械剥离依靠剪切、摩擦与离心力，通量高、几乎不耗试剂，但容易过度破碎极片，引入Al/Cu碎片与氧化物杂质。热解路线可大规模脱附涂层，PVDF在500℃以上完全分解，却会释放HF、氟苯等含氟物种并腐蚀正极表面；引入LiOH·H₂O作为氟捕获剂后，氟优先被截留，锂不再从晶格中被抽走。
更温和的思路把化学介质请进解离过程。AlCl₃–NaCl熔盐借相变潜热在160℃熔融PVDF，解离效率达99.8 wt%；CaO作为双功能介质把PVDF分解温度降到约300℃，同时原位吸附HF，解离效率超过97.1%且晶体结构完好。溶剂路线回归极性匹配原则：植酸通过“反应—钝化”选择性侵蚀Al₂O₃与金属铝，原位产生的Al³⁺和微气泡撕开黏结层，废液中铝仅1.85 wt%，回收铝箔残余镍低至0.0035 wt%，水耗仅为传统溶剂法的20%；过氧单硫酸钾释放的·OH与SO₄·⁻自由基直接氧化PVDF骨架，并在NCM523表面重构出低势垒锂扩散通道；乙二醇/尿素双相富电子试剂则以亲核取代切断PVDF链。低共熔溶剂用致密氢键网络竞争性破坏C–F···H–C作用，190℃、15分钟即可获得98%以上的解离效率。
场驱动方法把能量精准投递到界面。激光与碳热冲击在毫秒尺度制造超过1000℃的瞬态高温，瞬间打断聚合物-基底黏附并诱导局部氧化还原。 以CaCO₃为牺牲热缓冲介质时，CO₂释放促进PVDF热解、Ca²⁺固定含氟产物，锂挥发损失仅1.76%（传统热解为15.68%），能耗4.22 MJ/kg电芯，比常规热解低约30%。 深冷“冰剥离”借助界面水结冰形成的高表面能黏附前沿，实现与黏结剂无关的涂层剥离，并可同时适配锂、钠电池。
元素提取：在离子尺度重构金属分配
结构解离之后，回收目标从界面解耦转向离子级选择性。化学浸出是必要入口，由质子活度、氧化还原电位、配位环境与沉淀平衡共同调控：有机酸配合H₂O₂可回收95%以上的Co、Li、Ni；醋酸/H₂O₂体系让LFP中94%以上的Li优先溶出，而Fe与磷酸根留在固相；氨性体系借助稳定可溶的氨配合物实现Co、Li回收率超过91%，并把Fe、Al、Mn排斥在外。
生物浸出以微生物代谢替代强酸。银离子催化通过中间体形成与循环氧化，把Co浸出率从43.1%提升到98.4%；黑曲霉产有机酸配合化学沉淀可实现Co全回收与73.6%的Li回收；在100 g/L的高矿浆密度下补充新鲜菌液，72小时内主要金属浸出率超过82%。
还原热解则通过降低过渡金属价态破坏晶格：CO₂气氛建立Li₂O–Li₂CO₃双相平衡后水浸提锂；以铝箔自身为还原剂，520℃铝热还原生成水溶性LiAlO₂；NaHSO₄焙烧让LFP选择性硫酸化；废PVC与LCO共热解在350℃以氯化反应瓦解晶体结构。
金属进入溶液后，萃取与离子交换负责提纯。PC88A优先萃取Co–Mn，Versatic 10分离Ni与Li；HBTA–TOPO协同体系利用Li⁺的四面体配位实现90%的锂回收。离子交换更适合稀溶液：功能化聚酰胺膜在1000 ppm Li/Co废水中水通量达6.3 LMH bar⁻¹，较常规膜提升142.3%，Li截留率高于94%；双极膜离子蒸馏逐级阻断二价铁，Li⁺/Fe²⁺选择性高达26896，并原位生成LiOH与硫酸构成酸碱闭路；磺化氧化锰膜在酸性体系中稳定运行130小时，Li⁺通量1.10–2.61 mol m⁻² h⁻¹；氧化石墨烯纳米带修饰的聚酰胺膜在4 M H₂SO₄中稳定十天。
电化学精炼用电子替代化学试剂。基于熵产最小化设计的自组装原电池，借退役NCM与铝箔之间3.84 V的本征电势差驱动自发还原分解，无需外电源和盐桥。浓氯化物电解质使Co以CoCl₄²⁻阴离子存在、Ni保持阳离子，配合电极表面正电修饰解耦二者还原行为，产物纯度超过94%。电-膜结晶辅助回收先用电渗析分离一、二价离子，再借配体差异依次沉积Mn₃O₄、Ni(OH)₂与Co(OH)₂。水电解分离利用析氧气泡剪切，在10 mA cm⁻²下对LFP处理34秒、石墨3秒，材料回收率99.5%、金属杂质低于40 ppm，利润高出传统直接回收88%，温室气体减排约67%。
单步集成：把解离与提取压进同一反应器
分步实施的解离与提取需要切换试剂、转运中间物料，还会引入额外杂质。集成路线试图把两者放进同一操作：湿法球磨中过硫酸铵在机械活化下产生自由基瓦解层状结构，柠檬酸同步还原高价金属并以配合物稳定溶出离子；以SiO₂为接触电催化介质、苹果酸为浸出剂时，超声下SiO₂与NCM因功函数差异接触起电，界面电荷转移同时驱动金属浸出与PVDF降解；以退役铝箔为阳极、硫酸钠为电解质的体系，用析氧气泡把活性材料从铝箔剥离，电场同时促使Li⁺优先溶出、Cu杂质在阴极沉积。
不过，步骤更少并不必然意味着成本更低，需要以全流程的能耗、试剂与废液处理为准绳。
这项综述值得关注的3个地方
① 方法价值：把退役电池回收的讨论从“金属能不能溶解”拉回到“分离是否彻底”。分离不彻底会将杂质带入后续工序，抬高能耗与试剂消耗。
② 科学价值：将分散的回收工艺归纳为结构解离与元素提取两个层级，并系统梳理了热解、溶剂、场驱动、生物浸出、电化学精炼等路线的适用条件与边界。
③ 应用价值：现有方法本质上仍是“事后处理”，把界面解耦强加给从未为拆解而设计的电极。真正的突破口在于把可拆解性写进材料设计——pH、温度或溶剂响应型黏结剂可在服役期维持稳定黏附，在回收时触发“界面脱粘开关”。工业黑粉的复杂性远超实验室单一正极体系，在线传感与AI预测模型有望支撑面向成分波动的控制策略。
论文信息：
复旦大学Chem. Commun.：1000℃毫秒热冲击驱动退役电池分离回收
DOI： 10.1039/d6cc04952d
通讯作者： 廖萌、彭慧胜
第一单位： 复旦大学
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