本文档属于类型a，即报告了一项原创研究。以下是针对该研究的学术报告：

主要作者及研究机构
本研究的主要作者包括Beilei Zhang、Hongwei Xie、Beihu Lu、Xiang Chen、Pengfei Xing、Jiakang Qu、Qiushi Song和Huayi Yin。研究机构包括东北大学冶金学院（School of Metallurgy, Northeastern University）、武汉船舶电力推进研究所（Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion）以及教育部数据分析与智能优化重点实验室（Key Laboratory of Data Analytics and Optimization for Smart Industry, Ministry of Education）。该研究于2019年7月1日发表在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》期刊上。

学术背景
锂离子电池（Lithium-ion Batteries, LIBs）因其高能量密度、长循环寿命和宽工作温度范围等优异电化学性能，被广泛应用于储能设备中。然而，随着便携式电子产品和电动汽车的迅速普及，废旧锂离子电池的处理问题日益严峻。废旧锂离子电池中含有高品位的锂（Li）和钴（Co），这些资源的回收不仅有助于缓解资源短缺，还能减少对环境的危害。传统的回收方法（如生物冶金、湿法冶金和火法冶金）存在效率低、能耗高、环境污染等问题。因此，开发一种高效、环保的回收方法具有重要意义。本研究旨在通过熔盐电解（Molten-Salt-Electrolysis, MSE）技术，从废旧LiCoO2基锂离子电池中回收锂和钴，并实现LiCoO2的再生。

研究流程
本研究主要包括以下几个步骤：

1. 材料准备

   • 研究使用从沈阳当地电子市场购买的废旧锂离子电池作为研究对象。
     
   • 电池在NaCl饱和溶液中浸泡24小时以完全放电，并在60°C下干燥12小时。
     
   • 干燥后的电池在密封手套箱中拆解，获得正极碎片。
     
   • 正极碎片在450°C真空条件下热解1小时，去除电解液和粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF），然后从铝箔上刮下正极粉末。
     
   • 正极粉末在空气中800°C下煅烧2小时，去除乙炔黑，最终获得LiCoO2粉末。
     
   • LiCoO2粉末通过压片机压制成直径16毫米、厚度2毫米的片状样品，并在850°C下烧结5小时以提高机械强度。
     

2. 熔盐电解实验

   • 电解实验采用二电极系统，包括LiCoO2阴极和石墨阳极，电解液为无水Na2CO3-K2CO3混合熔盐（Na/K摩尔比为59:41）。
     
   • 熔盐在300°C下真空干燥12小时以去除水分，然后在750°C下熔化。
     
   • 在1.0、1.2、1.5和1.8 V的恒定电压下进行电解，记录电流随时间的变化。
     
   • 电解过程中，LiCoO2被电化学还原为CoO或Co，同时释放Li2O进入熔盐。Li2O与阳极生成的CO2反应生成Li2CO3。
     

3. 锂和钴的回收

   • 电解结束后，通过水浸法从熔盐中分离出Li2CO3。
     
   • 电解产物中的Co或CoO通过水浸法分离。
     
   • 通过原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy, AAS）测定熔盐中Li+的浓度，计算锂的回收率。
     

4. LiCoO2的再生及电化学性能测试

   • 将回收的CoO和Li2CO3按Li/Co摩尔比1.05混合，在850°C下烧结12小时，再生LiCoO2。
     
   • 将再生的LiCoO2与PVDF和乙炔黑混合制备电极浆料，涂覆在铝箔上，制成电极。
     
   • 使用锂箔作为负极，Celgard 2300多孔膜作为隔膜，1.0 M LiPF6的EC/DEC溶液作为电解液，组装成CR2032型纽扣电池。
     
   • 在3.0至4.3 V（vs Li+/Li）的电压范围内进行充放电测试，评估再生LiCoO2的电化学性能。
     

主要结果
1. 电解产物分析
- 在1.0 V电压下，电解产物主要为CoO；在1.2、1.5和1.8 V电压下，电解产物为Co。
- 电解产物的晶体结构随电压变化，1.2和1.5 V下为六方晶系Co，1.8 V下为六方和立方晶系Co的混合物。

1. 锂和钴的回收率

   • 锂的回收率高达85%，钴的回收率高达99%。
     

2. 再生LiCoO2的电化学性能

   • 再生LiCoO2在0.1、0.2、1、2和5 C倍率下的放电容量分别为170、165.5、149.4、139.1和119.4 mAh/g。
     
   • 在0.5 C倍率下循环100次后，容量保持率为93%，库仑效率高于99%。
     

结论
本研究开发了一种基于熔盐电解技术的绿色回收方法，成功从废旧LiCoO2基锂离子电池中回收了锂和钴，并实现了LiCoO2的再生。该方法具有高效、环保、无强酸和还原剂使用的特点，为废旧锂离子电池的回收提供了一种可持续的解决方案。此外，再生LiCoO2表现出优异的电化学性能，验证了该方法的可行性。

研究亮点
1. 高效回收率：锂和钴的回收率分别达到85%和99%。
2. 绿色工艺：无需使用强酸和还原剂，减少环境污染。
3. 再生材料性能优异：再生LiCoO2的电化学性能与商业材料相当。
4. 熔盐电解技术：利用熔盐作为电解质和溶剂，实现了LiCoO2的高效分解和金属的分离。

其他有价值的内容
本研究还探讨了熔盐电解过程中LiCoO2的还原机理，并通过热力学分析和循环伏安法验证了电解反应的可行性。此外，研究提出了熔盐电解技术在其他正极材料回收中的应用潜力，为未来废旧锂离子电池回收技术的发展提供了新思路。