锂电池经过数百次充放电后，电极会膨胀，活性物质的层状结构受阻失活，电池容量急剧下降直至报废。 以最常见的新能源汽车为例，锂电池的使用寿命一般为5至8年。 因此，未来几年将产生大量报废电池，造成严重的资源浪费和环境污染。 数据显示，预计2025年动力锂电池年废弃量将达到35万吨，回收再生需求十分迫切。
湿法联合工艺是国内外主流的废旧锂电池回收技术路线。 主要包括三个重要环节：废旧锂电池的预处理、有价金属的浸出、浸出液中目标金属的提取纯化。 与常规加热空间相比废旧电池回收利用实验，微波具有加热空间利用率更高、加热速度更快、产品绿色环保等优点。 可在火湿联合工艺的三个重要回收环节起到强化作用，有助于实现低能耗、低污染。 ,回收锂电池中有价金属，回收种类多，分离纯度高。
1.废旧锂电池微波辅助还原焙烧工艺
废旧锂电池的预处理主要包括深度放电、电池拆解、破碎、物理筛选、元器件分离、电解液回收处理等工序； 然后将分离出的正极材料与还原剂（碳或铝）按比例混合，通过还原焙烧法除去电极材料中的有机粘结剂，同时金属及其化合物发生氧化还原反应制备用于下一个浸出过程。
微波加热是一种从材料内部开始的加热过程。 材料内部的介质直接吸收微波能量而引起微波场。 由于其加热空间利用率高、选择性加热、加热速率高、金属表观能量降低等特点，已证明微波碳热还原可以优化锂电池正极金属材料的回收。 将废旧锂离子电池的微波还原与传统的碳热还原回收方法（马弗炉还原）进行比较，两者均在大气环境条件下进行，随后进行水浸和磁选，发现，与相比马弗炉还原，在金属锂回收率82%左右的情况下，微波还原碳用量较少； 微波还原金属锂耗时更短。
废旧锂电池微波辅助还原焙烧处理工艺的作用主要体现在：降低焙烧温度、升温速度快、节省碳热还原时间和增加反应接触面积，从而达到提高锂电池性能的目的。有价金属的选择性回收。 目前，微波加热已成为强化碳热还原过程的有效方法，但回收过程中碳源（如石墨、生物质）的种类、密度、含水量、温度等对微波加热有很大影响。吸收性能。 如何控制碳源的使用量，增强微波加热的稳定性，实现废旧锂电池正极材料全或半自动化微波辅助还原焙烧工艺，可大幅降低能耗，符合绿色环保原则的设计。
2、微波辅助浸出工艺强化工艺
浸出是锂电池回收过程中的关键步骤。 其目的是将目标组分选择性地溶解在浸出溶剂中，得到富含有价金属离子的浸出液，用于目标金属的萃取分离。 浸出方法有酸浸（无机酸或有机酸）、氨浸、电化学浸出和生物浸出等，酸浸是金属正回收最常用的方法。 常用的无机酸包括 H2SO4、HCl 和 HNO3。 常用的有机酸包括柠檬酸、苹果酸、草酸、琥珀酸和抗坏血酸。 这两类酸浸法大多采用双氧水作为还原剂。
微波可用于强化浸出过程，因为微波能量在先进的浸出过程中结合了反应萃取和快速加热，提高了金属溶解速率。 在微波作用过程中，极性分子会高速振动，从而增加物质之间发生碰撞的概率。 在固液反应体系中，这种高频振动会在固体颗粒周围引起局部强烈的液体对流，起到扰动作用，使阻碍反应的析出物难以沉积在反应颗粒上。 这些现象能不同程度地增强物质的反应活性，对化学反应起到催化作用，从而大大缩短浸出时间，节省化学品的用量。
微波处理工艺简单、快速、节能，可在短时间内大大提高金属离子的浸出率。 但微波溶解只是在初期非常快，随着时间的推移会变慢，残留的浸出液只能通过常规方法去除。 如果能进一步提高微波溶解的持久性，用于废液的绿色处理，微波辅助溶解法将更有利于促进废旧锂电池正极材料资源化战略的可持续发展。
3、微波辅助提取工艺强化工艺
萃取是分离液体混合物过程中的一种传质操作。 萃取富集的应用可以有效分离提纯各种有价金属。 元素萃取和分离的效果可以通过萃取剂的类型来控制。 其他提取方法包括离子交换和电沉积。 传统的萃取法是根据溶质在不混溶溶剂中溶解度的差异，采用有机萃取剂从浸出液中萃取有价金属。 然而，传统的提取工艺消耗大量提取剂且耗时长。
微波辅助萃取是一种快速萃取强化技术，它利用高频微波能量改变萃取末期的液-液相平衡，加速传热传质过程。 根据极性分子对微波的吸收原理，目标组分的极性越大废旧电池回收利用实验，微波提取的效率越高。 与传统提取方法相比，微波提取具有减少溶剂用量、缩短加热时间、提高得率等优点。 因此，微波辅助提取法有望应用于锂电池中有价金属的提取过程。
微波强化提取工艺的优势体现在试剂用量少、提取时间短，可有效提高目标成分的得率和质量。 但对微波功率和辐射时间、提取温度和压力的控制有严格要求。 总的来说，微波的介入可以加强对废旧电池中金属离子的提取，但该工艺还处于实验研究阶段，需要在工业上推广应用，具有很大的发展潜力。
四、微波辅助热湿法联合工艺的发展趋势
现阶段，作为一种低成本、综合性、多元化、绿色化的废旧锂电池回收技术，微波烟火-湿法工艺是实现锂电池产业可持续绿色发展的有效途径。 微波辅助回收废旧锂电池正极材料中有价金属的优点如下：（1）在还原焙烧过程中，微波加热的传热方式从颗粒内部向外部均匀传递。 微波碳热还原具有加热空间利用率高、选择性加热、加热速率高、金属表观能量降低等特点。 可节省还原碳量，减少还原金属时间，减少污染物排放。 (2) 在浸出过程阶段，微波产生的振荡电场引起极性分子排列并导致快速加热。 偶极子分子的浓度越高，微波辐射下浸出液中的偶极子自旋越强，促进快速升温和剧烈的分子碰撞。 这些现象能不同程度地增强物质的反应活性，对化学反应起到催化作用，从而大大缩短浸出时间，节省化学品的用量。 (3)在萃取过程阶段，高频微波可以改变萃取末期的液-液相平衡，加速传热传质过程。 根据极性分子对微波的吸收原理，目标组分的极性越大，微波提取的效率越高。 与传统提取方法相比，微波提取具有减少溶剂用量、缩短加热时间、提高得率等优点。
然而，微波辅助从废旧锂电池正极材料中回收有价金属也存在一定的局限性：实时升温速率难以控制，容易出现局部“热点”，残留的微波吸收物质会损坏电池材料。反应器和空腔。 针对以上问题，研究人员可以通过微波辅助烟火-湿法联合过程的数值模拟，设计出精确控制微波系统温度和功率的程序，从而优化从正极回收有价金属微波辅助废旧锂电池材料工艺的操作条件。 此外，还需要研制微波处理设备，实现半自动或全自动预处理和清洗，最终向大规模工业化应用方向发展。
