废弃锂离子电池中钴和锂等有价金属含量较高，并且锂离子电池中含有钴酸锂、六氟磷酸锂等化学物质，会对环境造成危害。回收处理废弃锂离子电池中的有价金属可以减少环境污染、缓解资源匮乏，该领域已成为当前环境和冶金等交叉学科的研究热点之一。与传统处理方法相比，生物浸出技术具有明显优势，但仍有诸多关键科学和技术问题尚未得到解决，其核心问题是细菌浸出机理、浸出动力学过程不清楚，导致浸出速度慢、金属浸出率低、周期长。因此，研究浸出机理及提高金属浸出率和浸出速度的生物法强化技术，具有重要的科学意义和现实意义。本文从废旧锂离子电池生物浸出影响因素、浸出过程机理、金属离子催化三大方面系统地研究细菌浸出废弃锂离子电池中金属钴的浸出过程：1.从污泥中采集氧化亚铁硫杆菌菌种，采用稀释涂布平板法对富集培养的菌液分离纯化，对分离纯化后的菌种进行生理和形态鉴定，并系统考察了不同浸出条件（pH值、浸出时间、温度、电池粒度、固液比等）对钴酸锂浸出率的影响。实验结果表明，经过富集、分离、纯化后的细菌的形态特征为：长度约1.0～2.0μm，直径0.3～0.5μm，形状为短杆状，两端钝圆,可以确定此菌种为氧化亚铁硫杆菌。浸出过程中，细菌的接种量和钴酸锂粉末的粒度大小对浸出过程无影响；振荡速率越高，浸出效率明显加快；浸出温度在35℃浸出率达到最高的48.7%，温度继续升高，细菌的生长就会被抑制，浸出率降低；当单独的以硫磺作为能源物质时，浸出率仅为4.6%，而当能源物质为Fe²+和S+Fe²+时，钴浸出率分别为47.5%和48.2%，相差不大，所以，只需亚铁离子作为能源物质即可；浸出过程初始亚铁离子浓度太低，不能够提供足够的细菌生长所需能量，浓度过高，溶液的氧化还原电位越低，也不利于浸出效率的提高，所以45g/L最佳；加入溶液中的钴酸锂的量越大，浸出的钴的总量会相应的增加，但是当固液比增加到3%之后，浸出钴的量不仅没增加，反而降低。2.采用透析袋的方法来探讨浸出体系的直接和间接浸出机理；采用电化学的理论及技术研究细菌浸出钴酸锂中金属过程电化学行为，并探讨浸出过程的电化学机理；通过考马斯亮蓝法测定细菌浸出过程的吸附机理。实验结果表明，采用和不采用透析袋的的两种浸出效率都为47.6%，结果无差异，这表明浸出过程为间接机理；细菌的吸附性实验表明细菌的吸附作用对钴酸锂的浸出几乎无影响，同样证明间接机理在浸出过程中起主导作用；通过电化学点腐蚀实验表明说明无菌条件下的开路电位在0.34V，而有菌0.32V，表明细菌促进了钴酸锂的氧化腐蚀；有菌条件下和无菌条件下的循环伏安曲线都表明在0.581V开始电流随着电位的增加而明显增加，在1.172V左右出现阳极峰A，但有菌条件下的峰电流明显大于无菌条件下的峰电流；钴酸锂的阳极极化曲线表明果在25℃、扫描速度10mV/s条件下，钴酸锂在溶液中的腐蚀电位为0.420V，致钝电位为0.776V，钝化电位为0.802V，而无菌条件下氧化电流小，所以不产生钝化膜；由不同扫描速率下的阳极极化曲线可知，钴酸锂细菌浸出阳极氧化反应不可逆，且反应速率受钴酸锂电化学反应和扩散步骤的混合控制；浸出过程的Tafel曲线表明细菌的加入有利于钴酸锂阳极反应的进行，抑制阴极反应的进行。3.研究了铜、银和铋等金属离子强化生物浸出废旧锂离子电池的浸出。通过测定浸出前后溶液中pH和Eh的变化，以及细菌浓度的变化来说明和浸出效率曲线之间的关系，并通过XRD、EDS和SEM等检测手段来推测金属离子催化细菌浸出废旧锂离子电池的机理。实验结果表明，在铜离子的催化作用下，0.75g/L的铜离子可以达到最佳的催化效果，钴浸出率在第6天就可以达到99.9%，而没有加铜离子在浸出10天后钴浸出率仅有43.1%。EDX、XRD和SEM分析同样证明了浸出效率的提高，并推出催化机理为：整个催化过程是通过一个离子交换反应进行的，浸出过程中LiCoO₂的表面被CuCo₂O₄取代，之后CuCo₂O₄被Fe³+溶解；而银离子催化条件下，最佳的催化浓度为0.02g/L，浸出5天浸出率即可达到99.4%，浸出效率比铜离子快；而当铋离子浓度为5g/L时，钴酸锂的浸出率在第7天才达到了80.4%，催化效果明显不如铜和银，并且银和铋离子的催化机理和铜离子相似。