这篇文档属于类型a，即报告了一项原创研究。以下是基于文档内容生成的学术报告：

研究作者及机构
本研究由Jin Feng、Beilei Zhang、Pin Du、Yahong Yuan、Mengting Li、Xiang Chen、Yanyang Guo、Hongwei Xie和Huayi Yin共同完成。研究团队来自中国东北大学冶金学院、河南师范大学材料科学与工程学院以及武汉大学资源与环境科学学院。研究论文于2023年11月17日发表在期刊《iScience》上，论文标题为《Recovery of LiCoO2 and Graphite from Spent Lithium-Ion Batteries by Molten-Salt Electrolysis》。

学术背景
锂离子电池（LIBs）因其高能量密度、低记忆效应、安全性和长寿命等优点，广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机和电动汽车等电子产品中。然而，随着锂离子电池的广泛使用，大量金属资源（如钴和锂）被消耗，同时废旧锂离子电池对人类健康、大气、水资源和土壤构成严重威胁。全球电池市场预计到2025年将超过1000亿美元，随着动力电池产量的快速增长，钴和锂的需求也将持续上升，供需关系将更加紧张。因此，废旧锂离子电池的回收不仅具有巨大的经济价值，还能减少环境污染。

目前，锂离子电池的回收方法主要包括火法冶金（pyrometallurgy）、湿法冶金（hydrometallurgy）、电冶金（electrometallurgy）和生物冶金（biometallurgy）。火法冶金技术具有化学反应速率高、处理能力大、原料相对灵活和操作简单等优点，但会造成环境污染并消耗大量能源。湿法冶金回收效率较高且操作简单，但会产生大量废酸和废碱，造成二次污染。生物冶金虽然环保，但其动力学较慢，对微生物的毒性较高，且在较高浸出浓度下浸出效率较低。电化学处理在电池回收中应用越来越广泛，但大多数在水溶液中进行，通常需要酸或碱的辅助。

本研究的目的是开发一种高效的电化学方法，通过熔盐电解同时回收废旧锂离子电池的阴极和阳极材料，避免使用强酸和强碱，减少二次污染，并缩短电池回收过程，降低回收成本。

研究流程
1. 材料预处理
- 废旧锂离子电池在饱和NaCl溶液中放电24小时，然后在60°C真空干燥12小时。
- 电池在通风橱中拆解，获得的阴极电极在450°C下热解1.5小时以去除电解质和有机粘合剂。
- 热解后的阴极在空气中800°C下焙烧2小时以去除乙炔黑。
- 通过刮除铝箔并使用800目筛去除残留的铝箔碎片，获得降解的LiCoO2粉末。
- 阳极电极在去离子水中浸泡12小时，分离阳极材料与铜箔，多次洗涤过滤后，在60°C真空干燥12小时。

1. 熔盐电解实验

   • 将NaCl和Na2CO3按0.577:0.423的摩尔比混合，在200°C真空干燥12小时去除水分。
     
   • 将干燥后的混合物放入Al2O3坩埚中，在680°C下熔融，形成电解液。
     
   • 使用三电极系统进行循环伏安法（CV）测试，扫描速率为100 mV/s，Ag丝作为参比电极，石墨棒作为对电极，Mo棒作为工作电极。
     
   • 在相同的熔盐系统中，使用两电极系统进行恒压电解实验。阴极由废旧电极材料（LiCoO2和石墨混合物）制成，阳极由石墨棒制成。
     
   • 电解实验在不同电压（0.9、1.2、1.5和1.8 V）、不同颗粒化压力（5、10和20 MPa）、不同电解时间（0.1、1、2、3、4、5和6小时）和不同LiCoO2与石墨的摩尔比（1:1、1:0和1:2.87）下进行。

2. 产物回收与分析

   • 电解产物通过磁分离分离出Co和石墨，分别称重并进行进一步表征。
     
   • 电解后的熔盐冷却后研磨成粉末，在90°C去离子水中溶解NaCl和Na2CO3，通过多次洗涤过滤获得未溶解的Li2CO3。
     
   • 使用原子吸收光谱（AAS）测量熔盐中Li+的浓度，计算Li+的回收效率。

3. 石墨电化学性能测试

   • 将回收的石墨、乙炔黑和聚偏二氟乙烯（PVDF）按8.5:0.5:1的质量比混合研磨，加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）搅拌2小时制成浆料。
     
   • 将浆料涂覆在铜箔上，在80°C真空干燥12小时，切成直径为12 mm的小圆片。
     
   • 在手套箱中组装CR2032型纽扣半电池，以回收石墨为工作电极，Li箔为对电极，Celgard 2300多孔膜为隔膜。
     
   • 在24°C下进行恒流充放电测试，电压范围为0.01-3 V（vs. Li+/Li），扫描速率为0.1 mV/s。

主要结果
1. 熔盐电解回收效率
- 在最佳电解条件下（1.5 V，5小时，680°C），Li、Co和石墨的回收效率分别达到99.3%、98.1%和83.6%。
- 电解过程中，LiCoO2被电化学还原为Co，Li+和O2-进入熔盐，O2-在阳极放电生成CO2并形成Li2CO3。
- 通过磁分离获得Co和石墨，通过水浸出回收Li2CO3。

1. 石墨电化学性能
   
   • 回收石墨在锂离子电池中的电化学性能表现出色，首次放电比容量为266.1 mAh/g，首次循环不可逆容量为58.0 mAh/g。
     
   • 在0.1、0.2、0.5、1和2 C倍率下的放电比容量分别为321.2、321、294.7、243.3和140.4 mAh/g。
     
   • 回收石墨在0.5 C倍率下循环后，放电比容量保持在316.2 mAh/g，表现出良好的稳定性。

结论
本研究开发了一种高效的熔盐电解方法，用于同时回收废旧锂离子电池的阴极和阳极材料。该方法避免了使用强酸和强碱，减少了二次污染，并显著缩短了电池回收过程，降低了回收成本。回收的石墨表现出与商业石墨相似的电化学性能，证明了其作为锂离子电池负极材料的可行性。此外，该方法还可用于其他类型废旧锂离子电池的回收，具有广泛的应用前景。

研究亮点
1. 开发了一种新颖的熔盐电解方法，同时回收废旧锂离子电池的阴极和阳极材料。
2. 在最佳条件下，Li、Co和石墨的回收效率分别达到99.3%、98.1%和83.6%。
3. 回收的石墨表现出优异的电化学性能，可作为锂离子电池负极材料重复使用。
4. 该方法避免了使用强酸和强碱，减少了二次污染，并显著降低了回收成本。

其他有价值的内容
本研究还详细探讨了电解参数（电压、时间、颗粒化压力和LiCoO2与石墨的摩尔比）对回收效率的影响，为优化回收工艺提供了重要参考。此外，研究团队还分析了回收石墨的结构和表面形貌，发现回收石墨的层状结构得到恢复，表面光滑，适合作为锂离子电池负极材料。