A Recyclable Cooperative Approach for Selective Lithium Recovery from Industrial‐grade Spent Lithium‐Ion Battery Black Mass via Oxidative Delithiation and Complexation Mechanism

试剂 化学 锂(药物) 浸出(土壤学) 无机化学 有机化学 环境科学 医学 内分泌学 土壤科学 土壤水分
作者
Nishu Choudhary,Sanjay Yadav,Hardipsinh Gohil,Srinu Tothadi,Alok Ranjan Paital
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202509571
摘要

Extracting lithium selectively from an industrial‐grade lithium‐ion battery (LIB) black mass having multiple metal ions is challenging but crucial from an industrial standpoint. However, most of the methods involve harsh conditions & sacrificial reagents, are energy‐intensive & time‐consuming, and generate secondary pollution. This study presents a lithium‐selective ligand‐assisted cooperative approach for the selective leaching of lithium under mild conditions. It is revealed that the synergistic actions of anthraquinone salt (Na2AQAc) and H2O2 generate highly reactive oxygen species (ROS) such as •OH, •O2−, and 1O2 that facilitate oxidative delithiation supported by spin trapping EPR and quenching experiments. As a result, a phase transition of cathode material and concurrent lithium abstraction by the ligand, forming an octanuclear lithium complex ([Li8(AQAc2‐)2(µ‐OH2)2(H2O)12]4+) in the leachate was observed. Consequently, a leaching efficiency of 97% with over 99% selectivity was achieved under the optimized conditions of 3.5% H2O2 (v/v), 30 °C, 72 mM Na2AQAc, 40g/L pulp density, and a reaction time of 1 h. A recycling strategy was demonstrated to recover anthraquinone acid, and lithium was separated as high‐purity Li2CO3. This method offers the advantages of room‐temperature operation, neutral pH conditions, shorter time duration, minimal reagent usage, and the ability to recycle the reagents.
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