锂离子电池以其质量轻、长循环寿命、高比能量、较宽的工作温度、绿色环保等优点引起了人们极大兴趣和关注,其市场份额自诞生之日起便逐年上升。随着锂离子电池进入退役期,未来废弃锂离子电池的数量将持续增加,如若不及时回收处理,将对生态系统和人类健康构成重大威胁。另一方面,废弃锂离子电池含有大量高品位有价金属,具有很高的资源化价值。因此,废弃锂离子电池的再生循环利用对于环境保护和资源可持续发展是必不可少的。本研究提出一种简单高效且绿色环保的废弃锂离子电池处理方法,将机械化学研磨与湿法冶金相结合,选择两种不同性质助磨剂与废弃锂离子电池正极材料钴酸锂共磨,强化Co和Li的浸出率。充分探究机械化学研磨处理对正极材料钴酸锂表面物理化学性质作用机理,考察研磨参数、浸出条件对金属浸出率的影响,并探讨浸出动力学机理。最后收集浸出溶液与草酸反应生成草酸钴,形成完整的回收工艺。首先将正极材料钴酸锂与二氧化硅共磨,研究机械化学法所引起晶体结构的变化。借助扫描电子显微镜结合能量色散光谱仪（SEM-EDS）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）及透射电子显微镜（TEM）表征钴酸锂在机械化学研磨前后表面形貌、晶体结构及元素价态的变化,探明机械化学研磨机理。结果表明,由于研磨过程中添加的助磨剂二氧化硅硬度较高且具有分散作用,可对钴酸锂进行二次研磨并且避免细颗粒团聚,且使颗粒在研磨后变得更细,不断暴露出大量新生表面;研磨转速的增加导致颗粒所受挤压力与滑动摩擦力增加,使钴酸锂晶体结构逐渐向无定形状态转变;应用TEM对钴酸锂晶体结构进一步表征发现机械化学研磨后其晶体结构被破坏,出现原子排布配位不全且晶格条纹部分缺陷状态。钴酸锂表面元素价态分析则显示磨矿过程中正极材料中的乙炔黑及PVDF受热分解产生的HF起到还原作用,将Co³⁺还原为Co²⁺,Co²⁺比Co³⁺更容易在酸溶液中浸出。分别考察研磨参数时间、转速、二氧化硅与钴酸锂质量比对Co和Li浸出率的影响,结果表明,当SiO₂:LiCoO₂=1:1、500 rpm研磨转速、研磨时间为30 min时,Co和Li的浸出率最高,分别达到94.91%、97.22%。在充分掌握二氧化硅与正极材料钴酸锂机械化学研磨机理基础上,探究固液比、柠檬酸浓度、浸出时间及温度对Co和Li浸出率的影响。实验结果表明,当柠檬酸浓度为1.25 mol/L、固液比为20 g/L、30 min浸出时间及80°C温度条件下,Co和Li的浸出率最高,分别为94.91%、97.22%。浸出动力学分析发现,Li和Co的浸出反应受扩散控制及表面化学反应混合控制,确定Co和Li的活化能分别为38.1745 KJ·mol^-1、35.8765 KJ·mol^-1,根据金属浸出反应活化能的数值大小,可知Li比Co容易浸出。将浸出液与草酸沉淀回收得到的草酸钴纯度较高。正极材料钴酸锂与氨基三乙酸（NTA）共磨,结合SEM、XRD、FT-IR等现代分析手段研究机械化学法引起的化学反应。为理清正极材料表面粘结剂PVDF对机械化学研磨作用的影响,设计采用焙烧法脱除粘结剂的参照组,并对比焙烧前后物料分别与NTA共磨后金属浸出率变化。实验结果表明,焙烧前后Co和Li浸出率变化趋势相同,且相差较小,故机械化学作用可克服粘结剂罩盖对金属浸出过程的影响,并产生与焙烧去除等效的效果,故此方法可省略焙烧过程。在钴酸锂表面形貌、物相及表面化学键变化的机械化学反应机理研究中发现,NTA与钴酸锂混和研磨后,颗粒粒度细碎且变成不规则片体形状,表面粗糙;NTA及钴酸锂的衍射峰明显宽化且强度降低,说明晶体结构被破坏,晶格缺陷加剧。在浸出过程中LiCoO₂与NTA发生化学反应生成可溶于水的Li-NTA、Co-NTA环状螯合物。正极材料钴酸锂与NTA混合研磨的最佳条件为:LiCoO₂:NTA=1:5,400 rpm研磨转速、研磨时间为60 min时,Co和Li在水中的浸出率最佳,分别达到92.26%、94.12%。该过程回收得到的草酸钴沉淀衍射峰峰型尖锐、晶形较好、纯度较高。论文有图38幅,表8个,参考文献97篇。