火法冶金技術通常用作預處理以提高濕法冶金過程中從廢舊鋰離子電池中回收有價金屬的浸出效率。然而，傳統的火法冶金工藝非常耗能和耗時。

在此，江蘇師范大學楊舜教授團隊報道了一種碳熱沖擊（CTS）方法，該方法具有均勻的溫度分布，高加熱和冷卻速率，高溫和超快的反應時間，可用于還原LiNi_0.3Co_0.2Mn_0.5O₂（NCM325）正極材料。

具體而言，采用CTS還原正極材料，進行了鋰的水選擇性浸出和有價過渡金屬的稀酸浸出。從18650型鋰離子電池中回收NCM325正極材料，根據鋰離子電池的相變化和浸出效率，確定了CTS中最佳輸入參數(電流200 A，時間20 s)。

即在最佳浸出條件下，Li的水浸效率為90.78%，再用稀酸(0.5 M H₂SO₄)浸出Ni、Co和Mn，浸出效率分別為99.05%、99.13%和98.09%。

基于SEM、XPS、SAED和Raman分析，作者還提出了NCM325經CTS處理后分解還原為Li₂O、Co、Ni和MnO_0.5Li₂O出現在焙燒產物表面，有利于進一步的水浸。

圖1. CTS工藝示意圖

此外，批量實驗表明CTS還原策略適用于各種廢正極材料，包括NCM111、NCM523、NCM622、NCM811、LiCoO₂和LiMn₂O₄。

本文還討論了該系統的低電耗和潛在的規模應用前景，CTS工藝具有低能耗和潛在的規模應用，為回收廢舊鋰離子電池提供了一種高效環保的方法。

圖2. CTS工藝各工段產物的拉曼分析及Li₂O形成示意圖

Recycling Valuable Metals from Spent Lithium-Ion Batteries Using Carbothermal Shock Method ，Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202300074