H + /OH − Switchable Coordination Chemistry Enables Sustainable and Selective Critical Metal Recovery from Spent Li‐Ion Batteries

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作者
Qiang Zeng,Xuezhen Feng,Songhe Yang,Xiaosong Gu,Wenfei Wei,Shimao Deng,Ranhao Wang,Zheting Chu,Hong Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:138 (4)
标识
DOI:10.1002/ange.202522624
摘要

Abstract Sustainable end‐of‐life management of lithium‐ion batteries (LIBs) is essential for minimizing environmental impact and enhancing supply chain resilience. Here, we present a novel H + /OH − switchable reversible coordination chemistry mechanism that utilizes a cost‐effective, recyclable K 4 Fe(CN) 6 aqueous solution for highly efficient and selective recovery of critical metals from various spent LIB cathodes. Under H + ‐rich acidic conditions, the LiCoO 2 (LCO) cathode demonstrates a high Li leaching efficiency of 96.57%, while cobalt selectively reacts with K 4 Fe(CN) 6 to precipitate as K 0.5 H 1.5 CoFe(CN) 6 ·H 2 O. Subsequent OH − ‐rich base treatment facilitates the stepwise recovery of cobalt from K 0.5 H 1.5 CoFe(CN) 6 ·H 2 O to form CoOOH, achieving a 95.18% recovery efficiency and K 4 Fe(CN) 6 regeneration. In situ powder X‐ray diffraction and time‐dependent Raman spectroscopy reveal the dynamic crystal structural evolution and reversible coordination chemistry between Co─O bonding in LiCoO 2 /CoOOH and Co─N bonding in K 0.5 H 1.5 CoFe(CN) 6 ·H 2 O, driven by the H + /OH − pair in the K 4 Fe(CN) 6 solution. This strategy is applicable for recovering critical metals from a wide range of LIBs cathodes (e.g., NCMs, LFP), offering significant techno‐economic and environmental benefits, and lays the foundation for sustainable critical metals recycling from urban minerals beyond spent LIBs.
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