锂离子电池因具有容量高、体积小、充电速度快、安全性高等优点而备受关注,被广泛应用于移动电子产品、新能源汽车、储能、军工等领域。但是废旧锂离子电池中的金属离子的处理确实是一个棘手的问题,如果处理不当将会存在巨大的安全隐患。但事物都有两面性,废旧锂离子电池也具有显著的资源特性,其中富含镍、钴、锰、锂等稀有金属,如将其中的金属再次利用,对资源保护以及环境保护都具有重要意义。而现在的很多回收技术却存在能耗大、周期长、回收效率不高等特点。因此面对富含金属离子的废旧锂离子电池,开发一种能耗低、回收率高、操作简单的回收技术是迫切而必要的。本研究中的原料来自于废旧锂离子电池的正极材料,通过原料中镍、钴、锰、锂的含量,制成含量相同的模拟液,之后筛选出几种碱性萃取剂以及几种酸性萃取剂进行对比考察。筛选出合适的萃取剂之后便进行单因素条件的考察,通过考察皂化率、萃取剂浓度、相比以及萃取时间等,确定出共萃取镍钴锰并与锂分离的最佳条件。之后在通过洗脱实验而得到较为纯净的含有镍钴锰的萃取相,通过考察反萃条件,从而来回收萃取相中的镍、钴、锰。同时从萃取相中回收得到碳酸锂。本文也对所筛选的萃取剂的萃取机理进行了研究,并在该体系下用麦夸特法+通用全局优化法计算得到萃取四种离子的数学模型。提出的萃取模型准确的拟合了实验数据,使我们能够预测每种金属在相应条件下的萃取效果。整个过程中采用XRD、原子吸收分光光度计等分析测试手段进行表征并阐述机理。论文的主要研究成果有:1.在对多种碱性萃取剂以及酸性萃取剂进行筛选后,选择出D2EHPA（P204）作为研究对象。通过对皂化率、萃取剂浓度、相比以及萃取时间等因素的考察,得到了单级萃取工艺的最佳参数:40%的D2EHPA体积浓度、振荡时间为5分钟、皂化率为65%,相比为1,四种离子通过使用D2EHPA的溶剂萃取工艺进行选择性分离,βNi/Li、βCo/Li和βMn/Li均较高,使锂与镍钴锰得到较好的分离;再将单级萃取后的萃取相进行洗脱,通过洗脱实验来回收镍钴锰,通过对洗脱剂种类、洗脱剂浓度、相比等因素进行考察,也得到了洗脱工艺的最佳参数:选择乙醇为洗脱剂,洗脱剂体积分数10%,洗脱相比1:2,进行四次水洗,锂离子的洗脱率可以达到78%左右。将洗脱后的有机相进行反萃,通过考察反萃条件,得到最优反萃条件从而回收镍钴锰,再用碳酸钠将萃余液中的锂进行回收。2.对筛选出的萃取剂（D2EHPA）进行萃取机理的研究,首先确定出萃取剂萃取四种离子的萃取方程式;在对萃取动力学以及萃取热力学进行研究,从中发现升温以及提高振荡频率都可以提高萃取效率,但升温能耗高,而所提高的效率并不显著,所以升温的性价比并不高。之后研究了萃取剂对金属离子的萃取顺序,得到萃取顺序为Mn2+、Co2+、Ni2+、Li+。为了使本文的研究在工业应用中更具有指导意义,用麦夸特法和全局优化的方法对分配比（D）与皂化率（Y）、体积分数（X）之间的关系进行关联,用以指导实际多参数变化下的萃取过程,从而得到了四种离子的数学模型。提出的萃取模型准确的拟合了实验数据,使我们能够预测每种金属在相应条件下的萃取效果。