随着新能源汽车产业的爆发式增长，退役动力电池的回收利用成为资源循环的关键环节。在湿法冶金回收钴、镍、锰之后，最终剩余的萃余液中含有高浓度的硫酸钠和低浓度的锂离子（约1-3g/L），以及微量的钴镍残留。由于锂与钠的化学性质极为相似，且钠的浓度是锂的数十倍，从这种高盐背景中选择性地提取锂具有极大的技术挑战。传统的碳酸钠沉淀法回收率低、纯度差。磷酸铁（FePO₄）具有独特的橄榄石型晶体结构，其晶格中的一维通道对锂离子有高度的特异性识别和优异的嵌插/脱出可逆性，而对半径更大的钠离子几乎不响应。
本研究采用电化学辅助的离子泵技术，以涂覆了纳米磷酸铁的碳纸作为工作电极。在施加一个微弱的还原电位（-0.2V至-0.4V vs. Ag/AgCl）时，溶液中的锂离子被选择性地嵌入磷酸铁晶格中，形成磷酸铁锂（LiFePO₄）。而钠、钴、镍等离子则被排斥在外，留在溶液中。当电极吸附锂达到饱和后，将电极切换至氧化电位（+0.4V），嵌入的锂离子便被高效地释放到极少量体积的回收液中，实现了锂的浓缩和电极的再生。实验结果显示，即使在Na/Li摩尔比高达50:1的模拟萃余液中，该电化学系统对锂的选择性提取系数依然高达数百，回收液中锂的浓度可浓缩至10g/L以上。
回收得到的高纯富锂溶液，只需添加少量碳酸钠，即可沉淀出电池级的碳酸锂产品，其纯度超过99.5%，完全符合正极材料再制造的要求。在长达100个循环的嵌锂-脱锂操作中，磷酸铁电极的提取容量和选择性保持稳定，展现了出色的长期运行性能。X射线衍射和扫描电镜分析证实，电极材料在循环过程中晶体结构和形貌未发生明显变化。该技术的能耗主要来自电极反应和溶液泵送，每回收1kg碳酸锂的综合能耗约为25kWh，远低于传统蒸发-沉淀法的能耗。
该技术为从废旧电池回收废水中高选择性、低能耗地“捕捞”宝贵的锂资源，提供了一种绿色、高效的电化学新方法。它填补了现有湿法回收流程中锂回收率低、纯度差的技术短板，对于完善动力电池闭路循环链条、保障锂资源供给安全具有重要的战略价值。
