The rapid growth of lithium ion batteries (LIBs) for portable electronic devices and electric vehicles has resulted in an increased number of spent LIBs. Spent LIBs contain not only dangerous heavy metals but also toxic chemicals that pose a serious threat to ecosystems and human health. Therefore, a great deal of attention has been paid to the development of an efficient process to recycle spent LIBs for both economic aspects and environmental protection. In this paper, we review the state-of-the-art processes for metal recycling from spent LIBs, introduce the structure of a LIB, and summarize all available technologies that are used in different recovery processes. It is notable that metal extraction and pretreatment play important roles in the whole recovery process, based on one or more of the principles of pyrometallurgy, hydrometallurgy, biometallurgy, and so forth. By further comparing different recycling methods, existing challenges are identified and suggestions for improving the recycling effectiveness can be proposed.

A closed-loop process to recover lithium carbonate from cathode scrap of lithium-ion battery (LIB) is developed. Lithium could be selectively leached into solution using formic acid while aluminum remained as the metallic form, and most of the other metals from the cathode scrap could be precipitated out. This phenomenon clearly demonstrates that formic acid can be used for lithium recovery from cathode scrap, as both leaching and separation reagent. By investigating the effects of different parameters including temperature, formic acid concentration, H2O2 amount, and solid to liquid ratio, the leaching rate of Li can reach 99.93% with minor Al loss into the solution. Subsequently, the leaching kinetics was evaluated and the controlling step as well as the apparent activation energy could be determined. After further separation of the remaining Ni, Co, and Mn from the leachate, Li2CO3 with the purity of 99.90% could be obtained. The final solution after lithium carbonate extraction can be further processed for sodium formate preparation, and Ni, Co, and Mn precipitates are ready for precursor preparation for cathode materials. As a result, the global recovery rates of Al, Li, Ni, Co, and Mn in this process were found to be 95.46%, 98.22%, 99.96%, 99.96%, and 99.95% respectively, achieving effective resources recycling from cathode scrap of spent LIB.

Recycling of spent lithium-ion batteries has attracted wide attention because of their high content of valuable and hazardous metals. One of the difficulties for effective metal recovery is the separation of different metals from the solution after leaching. In this research, a full hydrometallurgical process is developed to selectively recover valuable metals (Ni, Co and Li) from cathode scrap of spent lithium ion batteries. By introducing ammonia-ammonium sulphate as the leaching solution and sodium sulphite as the reductant, the total selectivity of Ni, Co and Li in the first-step leaching solution is more than 98.6% while it for Mn is only 1.36%. In detail understanding of the selective leaching process is carried out by investigating the effects of parameters such as leaching reagent composition, leaching time (0-480min), agitation speed (200-700rpm), pulp density (10-50g/L) and temperature (323-353K). It was found that Mn is primarily reduced from Mn4+ into Mn2+ into the solution as [Formula: see text] while it subsequently precipitates out into the residue in the form of (NH4)2Mn(SO3)2·H2O. Ni, Co and Li are leached and remain in the solution either as metallic ion or amine complexes. The optimised leaching conditions can be further obtained and the leaching kinetics is found to be chemical reaction control under current leaching conditions. As a result, this research is potentially beneficial for further optimisation of the spent lithium ion battery recycling process after incorporating with metal extraction from the leaching solution.

An effective and sustainable approach is demonstrated for selective leaching of lithium from spent lithium iron phosphate batteries.

With the increasing consumption of lithium ion batteries (LIBs) in electric and electronic products, the recycling of spent LIBs has drawn significant attention due to their high potential of environmental impacts and waste of valuable resources. Among different types of spent LIBs, the difficulties for recycling spent LiFePO4 batteries rest on their relatively low extraction efficiency and recycling selectivity in which secondary waste is frequently generated. In this research, mechanochemical activation was developed to selectively recycle Fe and Li from cathode scrap of spent LiFePO4 batteries. By mechanochemical activation pretreatment and the diluted H3PO4 leaching solution, the leaching efficiency of Fe and Li can be significantly improved to be 97.67% and 94.29%, respectively. To understand the Fe and Li extraction process and the mechanochemical activation mechanisms, the effects of various parameters during Fe and Li recovery were comprehensively investigated, including activation time, cathode powder to additive mass ratio, acid concentration, the liquid-to-solid ratio, and leaching time. Subsequently, the metal ions after leaching can be recovered by selective precipitation. In the whole process, about 93.05% Fe and 82.55% Li could be recovered as FePO4·2H2O and Li3PO4, achieving selective recycling of metals for efficient use of resources from spent lithium ion batteries.

The ferrimagnetic nodal-line semiconductor Mn3Si2Te6, featuring a quasi-two-dimensional crystal structure, has attracted significant attention owing to its rich physical properties. Here, we systematically investigate the magnetic properties of its isostructural compound, Mn3Si2Se6. The magnetism of this material is attributed to the Mn atoms, which exhibit antiferromagnetic interactions among the Mn atoms. The competition between antiferromagnetic exchange interactions results in an overall ferrimagnetic state, with a second-order transition from paramagnetic to ferrimagnetic occurring at 68 K. Critical exponents are derived using various common experimental techniques, including the modified Arrott plot, Kouvel-Fisher method, and critical isotherm analysis. The results indicate that the magnetism of Mn3Si2Se6 closely aligns with the mean-field model, with critical exponents β, γ, and δ determined as 0.475(3), 1.059(3), and 3.20(1), respectively, at the critical temperature of 68.3(2) K. Moreover, the curves of the magnetic entropy change − ΔSM(T, H) exhibit a peak around Tc, with −ΔSMmax amounts to 4.61 (3.63) J kg−1 K−1 for H∕∕ab (∕∕c) with a field change of 7 T. The estimated magnetic entropy value near Tc through specific heat is remarkable smaller than the expectred spin entropy of Mn2+ ions, indicating the presence of short-range interactions in the paramagnetic region.

Abstract Cell reprogramming and manufacturing have broad applications in tissue regeneration and disease treatment. However, many derived cell types lack unique cell surface markers for protein‐based cell sorting, making it difficult to isolate these cells from mixed populations. Additionally, there is a need to identify and isolate cells of interest at the early stages of cell expansion. To address this challenge, a nucleic acid‐based gold nanorod (NAGNR) fluorescent biosensor was engineered to detect the mRNA expression of intracellular markers for cell sorting. Its application is demonstrated in isolating induced neuronal (iN) cells from dermal fibroblast populations during the early stages of cell reprogramming. Cell sorting based on the mRNA of the neuronal transcriptional factor Ascl1 resulted in an enrichment of iN cells from 3% to 72%, and additional sorting with the transcriptional factor Scn2 further increased iN enrichment. Moreover, NAGNR biosensors can be used in conjunction with protein marker‐based cell sorting. NAGNR‐sorted iN cells show a functional response to electrical stimulation in a co‐culture of iN cells and muscle cells. These findings demonstrate that NAGNR‐based cell sorting offers great potential for cell identification and isolation at an early stage of cell reprogramming and manufacturing.