锂电池经过数百次充放电后，会发生电极膨胀，活性物质层状结构堵塞并失活，电池容量急剧下降直至报废。以最为常见的新能源汽车为例，锂电池的使用寿命一般为5～8年，因此，在未来几年将会产生大量报废的废旧电池，造成严重的资源浪费和环境污染。数据显示，预计年动力锂电池年报废量将达到35万吨，回收再生需求十分迫切。

火法—湿法联合工艺作为国内外主流的废旧锂电池回收再生技术路线，主要包括废旧锂电池的前期处理、有价金属的浸出以及浸出液中目标金属的萃取提纯三大重要环节。微波由于其较常规加热空间利用率更高、加热速率更快、产物绿色环保等优势，能在火湿联合工艺的三个重要回收环节中起到强化作用，有助于实现低能耗、低污染、多回收种类、高分离纯度的锂电池有价金属的回收。

1.微波辅助废旧锂电池的还原焙烧工艺

废弃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、各部件组成部分的分离、回收处理电解液等过程；再将分离后的正极材料与还原剂（炭或铝）按比例混合，通过还原焙烧的方法去除电极材料中的有机黏结剂，同时使金属及其化合物发生氧化还原反应，为下步浸出过程做好准备。

微波加热是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，由于其高加热空间利用率、选择性加热、高加热速率以及降低金属表观能量的特点，被证明微波碳热还原能对锂电池正极金属材料的回收起到优化作用。将废弃锂离子电池的微波还原和传统的碳热还原回收方法(马弗炉还原)进行比较，两种方法都是在大气环境条件下进行，随后是水浸出和磁选分离，结果发现，与马弗炉还原相比，在同样回收82%左右金属锂的情况下，微波使用的还原炭的用量更少；并且微波还原金属锂的耗时更短。

微波辅助废旧锂电池还原焙烧处理工艺的作用主要体现在：降低焙烧温度，加热速度快，节约碳热还原时间以及增强反应接触面积，从而达到提高有价金属选择性回收的目的。目前，微波加热已经成为一种高效的碳热还原过程强化手段，但是回收过程中炭源(如石墨、生物质)的类型、密度、水分含量和温度对微波吸收性能有很大影响。如何能控制好炭源的使用量，以及增强微波加热的稳定性，实现微波辅助废旧锂电池正极材料还原焙烧处理工艺的全自动化或半自动化，能较大降低能耗，并且符合绿色环保的设计原理。

2.微波辅助浸出过程强化工艺

浸出是锂电池回收过程中的关键步骤，其目的是使浸出溶剂选择性地溶解目的组分，得到富含有价金属离子的浸出液，以进行目标金属的提取和分离。浸出方法包括酸浸（无机酸或有机酸）、氨浸、电化学浸出和生物浸出等。酸浸法是正极有价金属回收最常用的方法，常用的无机酸有H2SO4、HCl和HNO3，常用的有机酸有柠檬酸、苹果酸、草酸、琥珀酸和抗坏血酸。两种类型的酸浸法大多数都采用双氧水作为还原剂。

由于微波能将反应提取与高级浸出过程中的快速加热相结合，提高金属溶解率，因而可以使用微波来强化浸出过程。微波作用过程中，极性分子会发生高速振动，增加了物质之间相互碰撞的概率。在固液反应体系中，这种高频振动会使得固体颗粒周围形成局部强烈的液相对流，起到扰动作用，使阻碍反应进行的沉淀物不易沉积在反应颗粒上。这些现象都能够在不同程度上强化物质的反应活性，对化学反应起到一定的催化作用，从而极大地缩短浸出时间，节省药剂的用量。

微波处理过程简单、快速、节能，在短时间内能极大提高金属离子浸出率。但微波溶解只是早期很快，随着时间的推移会变慢，并且残余浸出剂溶液只能使用常规方法排除。若能进一步改进微波溶解持久性用于废液的绿色化处理，微波辅助溶解法将更有利于促进废旧锂电池正极材料回收战略的可持续发展。

3.微波辅助萃取过程强化工艺

萃取是分离液体混合物过程中的传质操作，应用萃取富集可以有效分离提纯各种有价金属，萃取分离元素的效果可通过萃取剂的种类来控制。其他的提取方法还有离子交换法、电沉积法。传统萃取法是根据溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，利用有机萃取剂将有价金属从浸出液中提取出来的操作方法。但传统的萃取过程萃取剂消耗量大，萃取时间较长。

微波辅助萃取是一种快速的萃取强化技术，其利用高频微波能改变萃取终点的液液相平衡以及加速传热传质过程。基于极性分子的吸波原理，目标成分的极性越大，微波萃取的效率越高。相比传统萃取法，微波萃取有着减少溶剂用量、缩短加热时间和提高产率等优点，因此微波辅助萃取法有望运用于锂电池有价金属提取工艺中。

微波强化萃取过程的优势体现为试剂用量小，萃取时间短，能有效提高目标成分产率和品质。但在微波的功率和辐射时间、萃取温度和压力的控制上有着严格的要求。总的来说，微波的介入能强化废旧电池中金属离子的萃取，但该工艺还在试验研究阶段，有待工业推广应用，具有极大的发展潜力。

4.微波辅助火法—湿法联合工艺发展趋势

现阶段，微波辅助火法—湿法联合工艺作为一种低成本、综合化、多元化、绿色化的废旧锂电池回收技术，是实现锂电池产业可持续绿色发展的有效途径。微波辅助废旧锂电池正极材料有价金属回收技术的优势如下：(1)在还原焙烧工艺阶段，微波加热的热传递方式为从颗粒内部均匀地传递到外部。微波碳热还原具有高加热空间利用率、选择性加热、高加热速率以及降低金属表观能量的特点，能节约还原炭的用量、减少还原金属的时间以及降低污染物的排放。(2)在浸出工艺阶段，微波产生的振荡电场诱导极性分子排列，并导致快速加热。偶极分子浓度越高，微波辐射下浸出液中偶极自旋越强烈，促进了快速加热和剧烈的分子碰撞。这些现象都能够在不同程度上强化物质的反应活性，对化学反应起到一定的催化作用，从而极大地缩短了浸出时间，节省了药剂的用量。(3)在萃取工艺阶段，高频微波能改变萃取终点的液液相平衡以及加速传热传质过程。基于极性分子的吸波原理，目标成分的极性越大，微波萃取的效率越高。相比传统萃取法，微波萃取有着减少溶剂用量、缩短加热时间和提高产率等优点。

但微波辅助废旧锂电池正极材料有价金属回收技术也存在一定的局限性：实时加热速率难以控制、易产生局部“热点效应”、吸波物质残留会损害反应器与腔体。针对以上易出现的问题，研究者可通过对微波辅助火法-湿法联合工艺进行数值仿真模拟来设计精准控制微波系统温度与功率的程序，从而优化微波辅助废旧锂电池正极材料有价金属回收过程的运行条件。此外，还需要对微波处理设备进行研制，以实现半自动或全自动前处理与清洁，最终朝着工业化大规模应用的方向发展。