Lithium Harvesting from the Most Abundant Primary and Secondary Sources: a comparative Study on Conventional and Membrane Technologies

2022
,
12
, 373
23 of 29
Author Contributions:
The original draft write-up for the manuscript, figures and tables were
contributed equally by F.S.B., A.L. and T.C. Formatting and editing were contributed by Y.H., N.A.M.
and X.W. Proof reading and editing were contributed by Y.H., J.H. (Jasmeen Hayer) and S.C. after
manuscript completion. Conceptualization of the manuscript was provided by J.H. (Jilong Han), Y.Y.,
S.Y. and Y.H. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.
Funding:
This work was funded by [Jianshu Dingying New Materials Co., Ltd.] under Grant Number
[C-00005685] and [Qinghai Haixi science and technology bureau] under [Enterprise innovation fund
program number 2019-104].
Institutional Review Board Statement:
Not Applicable.
Acknowledgments:
F.S.B. thanks the Higher Education Commission of Pakistan for awarding a
PhD scholarship. A.L. acknowledges the School of Engineering for the PhD Scholarships. T.C.
acknowledges The University of Edinburgh for the Principal’s Career Development PhD Scholarship
and the School of Engineering for the Edinburgh Global Research Scholarship.
Conflicts of Interest:
The authors declare no conflict of interest.
References
1.
Bernard, A.
Lithium, Handbook on the Toxicology of Metals
, 4th ed.; Elsevier: San Diego, CA, USA, 2015; Volume 1, pp. 969–974.
2.
Meshram, P.; Pandey, B.D.; Mankhand, T.R. Extraction of lithium from primary and secondary sources by pre-treatment, leaching
and separation: A comprehensive review.
Hydrometallurgy
2014
,
150
, 192–208. [
CrossRef
]
3.
Vikström, H.; Davidsson, S.; Höök, M. Lithium availability and future production outlooks.
Appl. Energy
2013
,
110
, 252–266.
[
CrossRef
]
4.
Kesler, S.E.; Gruber, P.W.; Medina, P.A.; Keoleian, G.A.; Everson, M.P.; Wallington, T.J. Global lithium resources: Relative
importance of pegmatite, brine and other deposits.
Ore Geol. Rev.
2012
,
48
, 55–69. [
CrossRef
]
5.
Peir
ó
, L.T.; M
é
ndez, G.V.; Ayres, R.U. Lithium: Sources, Production, Uses, and Recovery Outlook.
JOM
2013
,
65
, 986–996.
[
CrossRef
]
6.
An, J.W.; Kang, D.J.; Tran, K.T.; Kim, M.J.; Lim, T.; Tran, T. Recovery of Lithium from Geothermal Brine with Lithium-Aluminum
2-Layered Double Hydroxide Chloride Sorbents.
Hydrometallurgy
2012
,
117–118
, 64–70. [
CrossRef
]
7.
Zhang, W.; Miao, M.; Pan, J.; Sotto, A.; Shen, J.; Gao, C.; van der Bruggen, B. Separation of divalent ions from seawater concentrate
to enhance the purity of coarse salt by electrodialysis with monovalent-selective membranes.
Desalination
2017
,
411
, 28–37.
[
CrossRef
]
8.
Ebensperger, A.; Maxwell, P.; Moscoso, C. The lithium industry: Its recent evolution and future prospects.
Resour. Policy
2005
,
30
, 218–231. [
CrossRef
]
9.
Kavanagh, L.; Keohane, J.; Cabellos, G.G.; Lloyd, A.; Cleary, J. Global Lithium Sources—Industrial Use and Future in the Electric
Vehicle Industry: A Review.
Resources
2018
,
7
, 57. [
CrossRef
]
10.
Martin, G.; Rentsch, L.; Höck, M.; Bertau, M. Lithium market research—Global supply, future demand and price development.
Energy Storage Mater.
2017
,
6
, 171–179. [
CrossRef
]
11.
Grosjean, C.; Miranda, P.H.; Perrin, M.; Poggi, P. Assessment of world lithium resources and consequences of their geographic
distribution on the expected development of the electric vehicle industry.
Renew. Sustain. Energy Rev.
2012
,
16
, 1735–1744.
[
CrossRef
]
12.
Shi, W.; Liu, X.; Ye, C.; Cao, X.; Gao, C.; Shen, J. Efficient lithium extraction by membrane capacitive deionization incorporated
with monovalent selective cation exchange membrane.
Sep. Purif. Technol.
2019
,
210
, 885–890. [
CrossRef
]
13.
Liu, J.; Xu, C.; Chen, Z.; Ni, S.; Shen, Z.X. Progress in aqueous rechargeable batteries.
Green Energy Environ.
2018
,
3
, 20–41.
[
CrossRef
]
14.
Kushnir, D.; Sand
é
n, B.A. The time dimension and lithium resource constraints for electric vehicles.
Resour. Policy
2012
,
37
, 93–103.
[
CrossRef
]
15.
Speirs, J.; Contestabile, M.; Houari, Y.; Gross, R. The future of lithium availability for electric vehicle batteries.
Renew. Sustain.
Energy Rev.
2014
,
35
, 183–193. [
CrossRef
]
16.
Kurzweil, P.; Brandt, K.
Encyclopedia of Electrochemical Power Sources
, 1st ed.; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 2009;
pp. 1–26.
17.
Fan, Y.; Chen, X.; Legut, D.; Zhang, Q. Modeling and theoretical design of next-generation lithium metal batteries.
Energy Storage
Mater.
2019
,
16
, 169–193. [
CrossRef
]
18.
Opitz, A.; Badami, P.; Shen, L.; Vignarooban, K.; Kannan, A.M. Can Li-Ion batteries be the panacea for automotive applications?
Renew. Sustain. Energy Rev.
2017
,
68
, 685–692. [
CrossRef
]
19.
Evans, A.; Strezov, V.; Evans, T.J. Assessment of utility energy storage options for increased renewable energy penetration.
Renew.
Sustain. Energy Rev.
2012
,
16
, 4141–4147. [
CrossRef
]
20.
Flexer, V.; Baspineiro, C.F.; Galli, C.I. Lithium recovery from brines: A vital raw material for green energies with a potential
environmental impact in its mining and processing.
Sci. Total Environ.
2018
,
639
, 1188–1204. [
CrossRef
]

---

Membranes
2022
,
12
, 373
24 of 29
21.
Zeng, X.; Li, J.; Singh, N. Recycling of Spent Lithium-Ion Battery: A Critical Review.
Crit. Rev. Environ. Sci. Technol.
2014
,
44
, 1129–1165. [
CrossRef
]
22.
Garrett, D.E.
Calcium Chloride, Handbook of Lithium and Natural Calcium Chloride
, 1st ed.; Elsevier: San Diego, CA, USA, 2004;
pp. 1–235.
23.
Xiang, W.; Liang, S.; Zhou, Z.; Qin, W.; Fei, W. Extraction of lithium from salt lake brine containing borate anion and high
concentration of magnesium.
Hydrometallurgy
2016
,
166
, 9–15. [
CrossRef
]
24.
Mohr, S.H.; Mudd, G.M.; Giurco, D. Lithium Resources and Production: Critical Assessment and Global Projections.
Minerals
2012
,
2
, 65–84. [
CrossRef
]
25.
Obaid, S.S.; Gaikwad, D.K.; Sayyed, M.I.; Al-Rashdi, K.; Pawar, P.P. Heavy metal ions removal from waste water by the natural
zeolites.
Mater. Today Proc.
2018
,
5
, 17930–17934. [
CrossRef
]
26.
Lv, Y.; Xing, P.; Ma, B.; Liu, Y.; Wang, C.; Zhang, W.; Chen, Y. Efficient Extraction of Lithium and Rubidium from Polylithionite via
Alkaline Leaching Combined with Solvent Extraction and Precipitation.
ACS Sustain. Chem. Eng.
2020
,
8
, 14462–14470. [
CrossRef
]
27.
Sedlakova-Kadukova, J.; Marcincakova, R.; Luptakova, A.; Vojtko, M.; Fujda, M.; Pristas, P. Comparison of three different
bioleaching systems for Li recovery from lepidolite.
Sci. Rep.
2020
,
10
, 14594. [
CrossRef
] [
PubMed
]
28.
Choubey, P.K.; Kim, M.S.; Srivastava, R.R.; Lee, J.C.; Lee, J.Y. Advance review on the exploitation of the prominent energy-storage
element: Lithium. Part I: From mineral and brine resources.
Miner. Eng.
2016
,
89
, 119–137. [
CrossRef
]
29.
Jandov
á
, J.; Dvoˇr
á
k, P.; Vu, H.N. Processing of zinnwaldite waste to obtain Li
2
CO
3
.
Hydrometallurgy
2010
,
103
, 12–18. [
CrossRef
]
30.
Vieceli, N.; Nogueira, C.A.; Pereira, M.F.C.; Dias, A.P.S.; Dur
ã
o, F.O.; Guimar
ã
es, C.; Margarido, F. Effects of mechanical activation
on lithium extraction from lepidolite ore concentrate.
Miner. Eng.
2017
,
102
, 1–14. [
CrossRef
]
31.
Swain, B. Recovery and recycling of lithium: A review.
Sep. Purif. Technol.
2017
,
172
, 388–403. [
CrossRef
]
32.
Zhou, Y.; Yan, H.; Wang, X.; Wu, L.; Wang, Y.; Xu, T. Electrodialytic concentrating lithium salt from primary resource.
Desalination
2018
,
425
, 30–36. [
CrossRef
]
33.
Xu, X.; Chen, Y.; Wan, P.; Gasem, K.; Wang, K.; He, T.; Adidharma, H.; Fan, M. Extraction of lithium with functionalized lithium
ion-sieves.
Prog. Mater. Sci.
2016
,
84
, 276–313. [
CrossRef
]
34.
Shi, C.; Jing, Y.; Xiao, J.; Wang, X.; Jia, Y. Liquid-liquid extraction of lithium using novel phosphonium ionic liquid as an extractant.
Hydrometallurgy
2017
,
169
, 314–320. [
CrossRef
]
35.
Xiao, C.; Zeng, L. Thermodynamic study on recovery of lithium using phosphate precipitation method.
Hydrometallurgy
2018
,
178
, 283–286. [
CrossRef
]
36.
Liu, X.; Chen, X.; He, L.; Zhao, Z. Study on extraction of lithium from salt lake brine by membrane electrolysis.
Desalination
2015
,
376
, 35–40. [
CrossRef
]
37.
Song, Y.; Zhao, Z. Recovery of lithium from spent lithium-ion batteries using precipitation and electrodialysis techniques.
Sep.
Purif. Technol.
2018
,
206
, 335–342. [
CrossRef
]
38.
Jian, G.; Guo, J.; Wang, X.; Sun, C.; Zhou, Z.; Yu, L.; Kong, F.; Qiu, J. Study on separation of cobalt and lithium salts from waste
mobile-phone batteries.
Procedia Environ. Sci.
2012
,
16
, 495–499. [
CrossRef
]
39.
Xu, J.; Thomas, H.R.; Francis, R.W.; Lum, K.R.; Wang, J.; Liang, B. A review of processes and technologies for the recycling of
lithium-ion secondary batteries.
J. Power Sources
2008
,
177
, 512–527. [
CrossRef
]
40.
Georgi-Maschler, T.; Friedrich, B.; Weyhe, R.; Heegn, H.; Rutz, M. Development of a recycling process for Li-ion batteries.
J. Power
Sources
2012
,
207
, 173–182. [
CrossRef
]
41.
Jha, M.K.; Kumari, A.; Jha, A.K.; Kumar, V.; Hait, J.; Pandey, B.D. Recovery of lithium and cobalt from waste lithium ion batteries
of mobile phone.
Waste Manag.
2013
,
33
, 1890–1897. [
CrossRef
]
42.
Iizuka, A.; Yamashita, Y.; Nagasawa, H.; Yamasaki, A.; Yanagisawa, Y. Separation of lithium and cobalt from waste lithium-ion
batteries via bipolar membrane electrodialysis coupled with chelation.
Sep. Purif. Technol.
2013
,
113
, 33–41. [
CrossRef
]
43.
Mishra, D.; Kim, D.J.; Ralph, D.E.; Ahn, J.G.; Rhee, Y.H. Bioleaching of metals from spent lithium ion secondary batteries using
Acidithiobacillus ferrooxidans.
Waste Manag.
2008
,
28
, 333–338. [
CrossRef
]
44.
Yang, G.; Shi, H.; Liu, W.; Xing, W.; Xu, N. Investigation of Mg
2+
/Li
+
Separation by Nanofiltration.
Chin. J. Chem. Eng.
2011
,
19
, 586–591. [
CrossRef
]
45.
Zheng, X.; Zhu, Z.; Lin, X.; Zhang, Y.; He, Y.; Cao, H.; Sun, Z. A mini-review on metal recycling from spent lithium ion batteries.
Engineering
2018
,
4
, 361–370. [
CrossRef
]
46.
Al-Zoubi, H.; Omar, W. Rejection of salt mixtures from high saline by nanofiltration membranes.
Korean J. Chem. Eng.
2009
,
26
, 799–805. [
CrossRef
]
47.
Yu, X.; Fan, X.; Guo, Y.; Deng, T. Recovery of lithium from underground brine by multistage centrifugal extraction using
tri-isobutyl phosphate.
Sep. Purif. Technol.
2019
,
211
, 790–798. [
CrossRef
]
48.
Bukowsky, H.; Uhlemann, E.; Steinborn, D. The recovery of pure lithium chloride from “brines” containing higher contents of
calcium chloride and magnesium chloride.
Hydrometallurgy
1991
,
27
, 317–325. [
CrossRef
]
49.
Zhang, Y.; Hu, Y.; Sun, N.; Khoso, S.A.; Wang, L.; Sun, W. A novel precipitant for separating lithium from magnesium in high
Mg/Li ratio brine.
Hydrometallurgy
2019
,
187
, 125–133. [
CrossRef
]
50.
Carson, R.C.; Simandl, J. Kinetics of magnesium hydroxide precipitation from seawater using slaked dolomite.
Miner. Eng.
1994
,
7
, 511–517. [
CrossRef
]

---

Membranes
2022
,
12
, 373
25 of 29
51.
Tan, H.; Zhang, X.; He, X.; Guo, Y.; Deng, X.; Su, Y.; Yang, J.; Wang, Y. Utilization of lithium slag by wet-grinding process to
improve the early strength of sulphoaluminate cement paste.
J. Clean. Prod.
2018
,
205
, 536–551. [
CrossRef
]
52.
Yao, W.; Wang, J.; Wang, P.; Wang, X.; Yu, S.; Zou, Y.; Hou, J.; Hayat, T.; Alsaedi, A.; Wang, X. Synergistic coagulation of GO and
secondary adsorption of heavy metal ions on Ca/Al layered double hydroxides.
Environ. Pollut.
2017
,
229
, 827–836. [
CrossRef
]
53.
Shi, C.; Jing, Y.; Xiao, J.; Wang, X.; Yao, Y.; Jia, Y. Solvent extraction of lithium from aqueous solution using non-fluorinated
functionalized ionic liquids as extraction agents.
Sep. Purif. Technol.
2017
,
172
, 473–479. [
CrossRef
]
54.
Sekimoto, T.; Nishihama, S.; Yoshizuka, K. Extraction of lithium from salt lake brine with tributyl phosphate and an ionic liquid.
Solvent Extr. Res. Dev. Jpn.
2018
,
25
, 117–123. [
CrossRef
]
55.
Shi, D.; Zhang, L.; Peng, X.; Li, L.; Song, F.; Nie, F.; Ji, L.; Zhang, Y. Extraction of lithium from salt lake brine containing boron
using multistage centrifuge extractors.
Desalination
2018
,
441
, 44–51. [
CrossRef
]
56.
Ji, L.; Hu, Y.; Li, L.; Shi, D.; Li, J.; Nie, F.; Song, F.; Zeng, Z.; Sun, W.; Liu, Z. Lithium extraction with a synergistic system of dioctyl
phthalate and tributyl phosphate in kerosene and FeCl
3
.
Hydrometallurgy
2016
,
162
, 71–78. [
CrossRef
]
57.
Li, H.; Li, L.; Peng, X.; Ji, L.; Li, W. Selective recovery of lithium from simulated brine using different organic synergist.
Chin. J.
Chem. Eng.
2019
,
27
, 335–340. [
CrossRef
]
58.
Chen, S.; Gao, D.; Yu, X.; Guo, Y.; Deng, T. Thermokinetics of lithium extraction with the novel extraction systems (tri-isobutyl
phosphate+ ionic liquid+ kerosene).
J. Chem. Thermodyn.
2018
,
123
, 79–85. [
CrossRef
]
59.
Zhang, L.; Li, L.; Shi, D.; Peng, X.; Song, F.; Nie, F.; Han, W. Recovery of lithium from alkaline brine by solvent extraction with
β
-diketone.
Hydrometallurgy
2018
,
175
, 35–42. [
CrossRef
]
60.
Azov, V.A.; Egorova, K.S.; Seitkalieva, M.M.; Kashin, A.S.; Ananikov, V.P. “Solvent-in-salt” systems for design of new materials in
chemistry, biology and energy research.
Chem. Soc. Rev.
2018
,
47
, 1250–1284. [
CrossRef
]
61.
Onghena, B.; Jacobs, J.; van Meervelt, L.; Binnemans, K. Homogeneous liquid–liquid extraction of neodymium (III) by choline
hexafluoroacetylacetonate in the ionic liquid choline bis (trifluoromethylsulfonyl) imide.
Dalt. Trans.
2014
,
43
, 11566–11578.
[
CrossRef
]
62.
Sun, X.; Do-Thanh, C.L.; Luo, H.; Dai, S. The optimization of an ionic liquid-based TALSPEAK-like process for rare earth ions
separation.
Chem. Eng. J.
2014
,
239
, 392–398. [
CrossRef
]
63.
Bai, R.; Wang, J.; Wang, D.; Zhang, Y.; Cui, J. Selective separation of lithium from the high magnesium brine by the extraction
system containing phosphate-based ionic liquids.
Sep. Purif. Technol.
2021
,
274
, 119051. [
CrossRef
]
64.
Fang, S.; Zhang, Z.; Jin, Y.; Yang, L.; Hirano, S.I.; Tachibana, K.; Katayama, S. New functionalized ionic liquids based on pyrroli-
dinium and piperidinium cations with two ether groups as electrolytes for lithium battery.
J. Power Sources
2011
,
196
, 5637–5644.
[
CrossRef
]
65.
Fang, S.; Qu, L.; Luo, D.; Shen, S.; Yang, L.; Hirano, S.I. Novel mixtures of ether-functionalized ionic liquids and non-flammable
methylperfluorobutylether as safe electrolytes for lithium metal batteries.
RSC Adv.
2015
,
5
, 33897–33904. [
CrossRef
]
66.
Shi, C.; Jing, Y.; Jia, Y. Solvent extraction of lithium ions by tri-n-butyl phosphate using a room temperature ionic liquid.
J. Mol.
Liq.
2016
,
215
, 640–646. [
CrossRef
]
67.
Chung, W.J.; Torrejos, R.E.C.; Park, M.J.; Vivas, E.L.; Limjuco, L.A.; Lawagon, C.P.; Parohinog, K.J.; Lee, S.P.; Shon, H.K.; Kim,
H.; et al. Continuous lithium mining from aqueous resources by an adsorbent filter with a 3D polymeric nanofiber network
infused with ion sieves.
Chem. Eng. J.
2017
,
309
, 49–62. [
CrossRef
]
68.
Jia, Q.; Wang, J.; Guo, R. Preparation and characterization of porous HMO/PAN composite adsorbent and its adsorption–
desorption properties in brine.
J. Porous Mater.
2019
,
26
, 705–716. [
CrossRef
]
69.
Wang, S.; Zhang, M.; Zhang, Y.; Zhang, Y.; Qiao, S.; Zheng, S. High adsorption performance of the Mo-doped titanium oxide
sieve for lithium ions.
Hydrometallurgy
2019
,
187
, 30–37. [
CrossRef
]
70.
Yu, Q.; Sasaki, K.; Hirajima, T. Bio-templated synthesis of lithium manganese oxide microtubes and their application in Li
+
recovery.
J. Hazard. Mater.
2013
,
262
, 38–47. [
CrossRef
]
71.
Ammundsen, B.; Jones, D.J.; Rozi
è
re, J.; Berg, H.; Tellgren, R.; Thomas, J.O. Ion exchange in manganese dioxide spinel: Proton,
deuteron, and lithium sites determined from neutron powder diffraction data.
Chem. Mater.
1998
,
10
, 1680–1687. [
CrossRef
]
72.
Li, L.; Deshmane, G.; Paranthaman, P.; Bhave, R.; Moyer, A.; Harrison, S. Lithium Recovery from Aqueous Resources and
Batteries: A Brief Review.
Johns. Matthey Technol. Rev.
2018
,
62
, 161–176. [
CrossRef
]
73.
Xu, W.; Liu, D.; He, L.; Zhao, Z. A Comprehensive Membrane Process for Preparing Lithium Carbonate from High Mg/Li Brine.
Membranes
2020
,
10
, 371. [
CrossRef
]
74.
Li, X.; Mo, Y.; Qing, W.; Shao, S.; Tang, Y.; Li, J. Membrane-based technologies for lithium recovery from water lithium resources:
A review.
J. Membr. Sci.
2019
,
591
, 117317. [
CrossRef
]
75.
Roy, Y.; Warsinger, D.M.; Lienhard, J.H. Effect of temperature on ion transport in nanofiltration membranes: Diffusion, convection
and electromigration.
Desalination
2017
,
420
, 241–257. [
CrossRef
]
76.
Bi, Q.; Zhang, Z.; Zhao, C.; Tao, Z. Study on the recovery of lithium from high Mg
2+
/Li
+
ratio brine by nanofiltration.
Water Sci.
Technol.
2014
,
70
, 1690–1694. [
CrossRef
] [
PubMed
]
77.
Hilal, N.; Al-Zoubi, H.; Darwish, N.A.; Mohammad, A.W.; Abu Arabi, M. A comprehensive review of nanofiltration membranes:
Treatment, pretreatment, modelling, and atomic force microscopy.
Desalination
2004
,
170
, 281–308. [
CrossRef
]
78.
Hilal, N.; Al-Zoubi, H.; Mohammad, A.W.; Darwish, N.A. Nanofiltration of highly concentrated salt solutions up to seawater
salinity.
Desalination
2005
,
184
, 315–326. [
CrossRef
]

---

Membranes
2022
,
12
, 373
26 of 29
79.
Nicolini, J.V.; Borges, C.P.; Ferraz, H.C. Selective rejection of ions and correlation with surface properties of nanofiltration
membranes.
Sep. Purif. Technol.
2016
,
171
, 238–247. [
CrossRef
]
80.
Pandey, A.K.; Nayan, R. Synthesis and characterization of nickel (II) and copper (II) complexes of some large-ring macrocycles
derived from diethylenetriamine.
J. Indian Chem. Soc.
2005
,
82
, 732–736.
81.
Yaroshchuk, A.E. Non-steric mechanisms of nanofiltration: Superposition of Donnan and dielectric exclusion.
Sep. Purif. Technol.
2001
,
22–23
, 143–158. [
CrossRef
]
82.
Somrani, A.; Hamzaoui, A.H.; Pontie, M. Study on lithium separation from salt lake brines by nanofiltration (NF) and low
pressure reverse osmosis (LPRO).
Desalination
2013
,
317
, 184–192. [
CrossRef
]
83.
Sun, S.Y.; Cai, L.J.; Nie, X.Y.; Song, X.; Yu, J.G. Separation of magnesium and lithium from brine using a Desal nanofiltration
membrane.
J. Water Process Eng.
2015
,
7
, 210–217. [
CrossRef
]
84.
Wen, X.; Ma, P.; Zhu, C.; He, Q.; Deng, X. Preliminary study on recovering lithium chloride from lithium-containing waters by
nanofiltration.
Sep. Purif. Technol.
2006
,
49
, 230–236. [
CrossRef
]
85.
Li, X.; Zhang, C.; Zhang, S.; Li, J.; He, B.; Cui, Z. Preparation and characterization of positively charged polyamide composite
nanofiltration hollow fiber membrane for lithium and magnesium separation.
Desalination
2015
,
369
, 26–36. [
CrossRef
]
86.
Zhang, H.Z.; Xu, Z.L.; Ding, H.; Tang, Y.J. Positively charged capillary nanofiltration membrane with high rejection for Mg
2+
and
Ca
2+
and good separation for Mg
2+
and Li
+
.
Desalination
2017
,
420
, 158–166. [
CrossRef
]
87.
Li, W.; Shi, C.; Zhou, A.; He, X.; Sun, Y.; Zhang, J. A positively charged composite nanofiltration membrane modified by EDTA for
LiCl/MgCl
2
separation.
Sep. Purif. Technol.
2017
,
186
, 233–242. [
CrossRef
]
88.
Song, J.; Li, X.M.; Zhang, Y.; Yin, Y.; Zhao, B.; Li, C.; Kong, D.; He, T. Hydrophilic nanoporous ion-exchange membranes as a
stabilizing barrier for liquid–liquid membrane extraction of lithium ions.
J. Membr. Sci.
2014
,
471
, 372–380. [
CrossRef
]
89.
Pabby, A.K.; Sastre, A.M. State-of-the-art review on hollow fibre contactor technology and membrane-based extraction processes.
J. Membr. Sci.
2013
,
430
, 263–303. [
CrossRef
]
90.
Xing, L.; Song, J.; Li, Z.; Liu, J.; Huang, T.; Dou, P.; Chen, Y.; Li, X.M.; He, T. Solvent stable nanoporous poly (ethylene-co-vinyl
alcohol) barrier membranes for liquid-liquid extraction of lithium from a salt lake brine.
J. Membr. Sci.
2016
,
520
, 596–606.
[
CrossRef
]
91.
Chung, K.S.; Lee, J.C.; Kim, W.K.; Kim, S.B.; Cho, K.Y. Inorganic adsorbent containing polymeric membrane reservoir for the
recovery of lithium from seawater.
J. Membr. Sci.
2008
,
325
, 503–508. [
CrossRef
]
92.
Sun, D.; Meng, M.; Qiao, Y.; Zhao, Y.; Yan, Y.; Li, C. Synthesis of ion imprinted nanocomposite membranes for selective adsorption
of lithium.
Sep. Purif. Technol.
2018
,
194
, 64–72. [
CrossRef
]
93.
Lu, J.; Qin, Y.; Zhang, Q.; Wu, Y.; Cui, J.; Li, C.; Wang, L.; Yan, Y. Multilayered ion-imprinted membranes with high selectivity
towards Li
+
based on the synergistic effect of 12-crown-4 and polyether sulfone.
Appl. Surf. Sci.
2018
,
427
, 931–941. [
CrossRef
]
94.
Park, M.J.; Nisola, G.M.; Vivas, E.L.; Limjuco, L.A.; Lawagon, C.P.; Seo, J.G.; Kim, H.; Shon, H.K.; Chung, W.J. Mixed matrix
nanofiber as a flow-through membrane adsorber for continuous Li+ recovery from seawater.
J. Membr. Sci.
2016
,
510
, 141–154.
[
CrossRef
]
95.
Bunani, S.; Yoshizuka, K.; Nishihama, S.; Arda, M.; Kabay, N. Application of bipolar membrane electrodialysis (BMED) for
simultaneous separation and recovery of boron and lithium from aqueous solutions.
Desalination
2017
,
424
, 37–44. [
CrossRef
]
96.
Zhao, L.M.; Chen, Q.B.; Ji, Z.Y.; Liu, J.; Zhao, Y.Y.; Guo, X.F.; Yuan, J.S. Separating and recovering lithium from brines using
selective-electrodialysis: Sensitivity to temperature.
Chem. Eng. Res. Des.
2018
,
140
, 116–127. [
CrossRef
]
97.
Nayar, K.G.; Sundararaman, P.; O’Connor, C.L.; Schacherl, J.D.; Heath, M.L.; Gabriel, M.O.; Shah, S.R.; Wright, N.C.; Winter,
A.G.V. Feasibility study of an electrodialysis system for in-home water desalination in urban India.
Dev. Eng.
2016
,
2
, 38–46.
[
CrossRef
]
98.
Guo, Z.Y.; Ji, Z.Y.; Chen, Q.B.; Liu, J.; Zhao, Y.Y.; Li, F.; Liu, Z.Y.; Yuan, J.S. Prefractionation of LiCl from concentrated seawater/salt
lake brines by electrodialysis with monovalent selective ion exchange membranes.
J. Clean. Prod.
2018
,
193
, 338–350. [
CrossRef
]
99.
Ji, P.Y.; Ji, Z.Y.; Chen, Q.B.; Liu, J.; Zhao, Y.Y.; Wang, S.Z.; Li, F.; Yuan, J.S. Effect of coexisting ions on recovering lithium from high
Mg
2+
/Li
+
ratio brines by selective-electrodialysis.
Sep. Purif. Technol.
2018
,
207
, 1–11. [
CrossRef
]
100. Xu, T. Ion exchange membranes: State of their development and perspective.
J. Membr. Sci.
2005
,
263
, 1–29. [
CrossRef
]
101. Liu, G.; Zhao, Z.; He, L. Highly selective lithium recovery from high Mg/Li ratio brines.
Desalination
2020
,
474
, 114185. [
CrossRef
]
102. Garcia-Vasquez, W.; Ghalloussi, R.; Dammak, L.; Larchet, C.; Nikonenko, V.; Grande, D. Structure and properties of heterogeneous
and homogeneous ion-exchange membranes subjected to ageing in sodium hypochlorite.
J. Membr. Sci.
2014
,
452
, 104–116.
[
CrossRef
]
103. Horike, S.; Umeyama, D.; Kitagawa, S. Ion conductivity and transport by porous coordination polymers and metal–organic
frameworks.
Acc. Chem. Res.
2013
,
46
, 2376–2384. [
CrossRef
]
104. F
é
rey, G. Hybrid porous solids: Past, present, future.
Chem. Soc. Rev.
2008
,
37
, 191–214. [
CrossRef
] [
PubMed
]
105. Guo, Y.; Ying, Y.; Mao, Y.; Peng, X.; Chen, B. Polystyrene sulfonate threaded through a metal–organic framework membrane for
fast and selective lithium-ion separation.
Angew. Chem. Int. Ed.
2016
,
55
, 15120–15124. [
CrossRef
]
106. Zhang, C.; Mu, Y.; Zhang, W.; Zhao, S.; Wang, Y. PVC-based hybrid membranes containing metal-organic frameworks for
Li
+
/Mg
2+
separation.
J. Membr. Sci.
2020
,
596
, 117724. [
CrossRef
]
107. Bazinet, L.; Lamarche, F.; Ippersiel, D. Bipolar-membrane electrodialysis: Applications of electrodialysis in the food industry.
Trends Food Sci. Technol.
1998
,
9
, 107–113. [
CrossRef
]

---

Membranes
2022
,
12
, 373
27 of 29
108. Hwang, C.W.; Jeong, M.H.; Kim, Y.J.; Son, W.K.; Kang, K.S.; Lee, C.S.; Hwang, T.S. Process design for lithium recovery using
bipolar membrane electrodialysis system.
Sep. Purif. Technol.
2016
,
166
, 34–40. [
CrossRef
]
109. Liu, C.; Lin, J.; Cao, H.; Zhang, Y.; Sun, Z. Recycling of spent lithium-ion batteries in view of lithium recovery: A critical review.
J. Clean. Prod.
2019
,
228
, 801–813. [
CrossRef
]
110. Agusdinata, D.B.; Liu, W.J.; Eakin, H.; Romero, H. Socio-environmental impacts of lithium mineral extraction: Towards a research
agenda.
Environ. Res. Lett.
2018
,
13
, 123001. [
CrossRef
]
111. Sonoc, A.; Jeswiet, J.; Soo, V.K. Opportunities to improve recycling of automotive lithium ion batteries.
Procedia CIRP
2015
,
29
, 752–757. [
CrossRef
]
112. Lindeboom, G.
De Betekenis van Het Onderwijs in de Geschiedenis der Geneeskunde
; Amsterdam, Netherlands, 1953; Volume 97.
Available online:
https://www.gewina.nl/wp-content/upload/Schulte_1963.pdf
(accessed on 4 March 2022).
113. Nie, H.; Xu, L.; Song, D.; Song, J.; Shi, X.; Wang, X.; Zhang, L.; Yuan, Z. LiCoO
2
: Recycling from spent batteries and regeneration
with solid state synthesis.
Green Chem.
2015
,
17
, 1276–1280. [
CrossRef
]
114. Bankole, O.E.; Gong, C.; Lei, L. Battery recycling technologies: Recycling waste lithium ion batteries with the impact on the
environment in-view.
J. Environ. Ecol.
2013
,
4
, 14–28. [
CrossRef
]
115. Contestabile, M.; Panero, S.; Scrosati, B. A laboratory-scale lithium-ion battery recycling process.
J. Power Sources
2001
,
92
, 65–69.
[
CrossRef
]
116. Grützke, M.; Kraft, V.; Weber, W.; Wendt, C.; Friesen, A.; Klamor, S.; Winter, M.; Nowak, S. Supercritical carbon dioxide extraction
of lithium-ion battery electrolytes.
J. Supercrit. Fluids
2014
,
94
, 216–222. [
CrossRef
]
117. Liu, Y.; Mu, D.; Zheng, R.; Dai, C. Supercritical CO
2
extraction of organic carbonate-based electrolytes of lithium-ion batteries.
RSC Adv.
2014
,
4
, 54525–54531. [
CrossRef
]
118. Liu, Y.; Mu, D.; Li, R.; Ma, Q.; Zheng, R.; Dai, C. Purification and characterization of reclaimed electrolytes from spent lithium-ion
batteries.
J. Phys. Chem. C
2017
,
121
, 4181–4187. [
CrossRef
]
119. Dorella, G.; Mansur, M.B. A study of the separation of cobalt from spent Li-ion battery residues.
J. Power Sources
2007
,
170
, 210–215.
[
CrossRef
]
120. Yang, L.; Xi, G.; Xi, Y. Recovery of Co, Mn, Ni, and Li from spent lithium ion batteries for the preparation of LiNi
x
Co
y
Mn
z
O
2
cathode materials.
Ceram. Int.
2015
,
41
, 11498–11503. [
CrossRef
]
121. Yao, L.; Feng, Y.; Xi, G. A new method for the synthesis of LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O
2
from waste lithium ion batteries.
RSC Adv.
2015
,
5
, 44107–44114. [
CrossRef
]
122. Song, D.; Wang, X.; Zhou, E.; Hou, P.; Guo, F.; Zhang, L. Recovery and heat treatment of the Li (Ni
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
)O
2
cathode
scrap material for lithium ion battery.
J. Power Sources
2013
,
232
, 348–352. [
CrossRef
]
123. Weng, Y.; Xu, S.; Huang, G.; Jiang, C. Synthesis and performance of Li [(Ni
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
)
1
−
x
Mg
x
] O
2
prepared from spent
lithium ion batteries.
J. Hazard. Mater.
2013
,
246–247
, 163–172. [
CrossRef
]
124. Zhou, X.; He, W.Z.; Li, G.M.; Zhang, X.J.; Huang, J.W.; Zhu, S.G. Recycling of electrode materials from spent lithium-ion batteries.
In Proceedings of the 2010 4th International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering, Chengdu, China, 18–20
June 2010; pp. 10–13.
125. Zhang, X.; Xie, Y.; Cao, H.; Nawaz, F.; Zhang, Y. A novel process for recycling and resynthesizing LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O
2
from the
cathode scraps intended for lithium-ion batteries.
Waste Manag.
2014
,
34
, 1715–1724. [
CrossRef
]
126. Li, L.; Lu, J.; Ren, Y.; Zhang, X.X.; Chen, R.J.; Wu, F.; Amine, K. Ascorbic-acid-assisted recovery of cobalt and lithium from spent
Li-ion batteries.
J. Power Sources
2012
,
218
, 21–27. [
CrossRef
]
127. He, L.P.; Sun, S.Y.; Song, X.F.; Yu, J.G. Recovery of cathode materials and Al from spent lithium-ion batteries by ultrasonic cleaning.
Waste Manag.
2015
,
46
, 523–528. [
CrossRef
] [
PubMed
]
128. Li, J.; Shi, P.; Wang, Z.; Chen, Y.; Chang, C.C. A combined recovery process of metals in spent lithium-ion batteries.
Chemosphere
2009
,
77
, 1132–1136. [
CrossRef
] [
PubMed
]
129. Yang, Y.; Huang, G.; Xu, S.; He, Y.; Liu, X. Thermal treatment process for the recovery of valuable metals from spent lithium-ion
batteries.
Hydrometallurgy
2016
,
165
, 390–396. [
CrossRef
]
130. Chen, L.; Tang, X.; Zhang, Y.; Li, L.; Zeng, Z.; Zhang, Y. Process for the recovery of cobalt oxalate from spent lithium-ion batteries.
Hydrometallurgy
2011
,
108
, 80–86. [
CrossRef
]
131. Hanisch, C.; Loellhoeffel, T.; Diekmann, J.; Markley, K.J.; Haselrieder, W.; Kwade, A. Recycling of lithium-ion batteries: A novel
method to separate coating and foil of electrodes.
J. Clean. Prod.
2015
,
108
, 301–311. [
CrossRef
]
132. Sun, L.; Qiu, K. Vacuum pyrolysis and hydrometallurgical process for the recovery of valuable metals from spent lithium-ion
batteries.
J. Hazard. Mater.
2011
,
194
, 378–384. [
CrossRef
]
133. Zhang, T.; He, Y.; Wang, F.; Ge, L.; Zhu, X.; Li, H. Chemical and process mineralogical characterizations of spent lithium-ion
batteries: An approach by multi-analytical techniques.
Waste Manag.
2014
,
34
, 1051–1058. [
CrossRef
]
134. Shin, S.M.; Kim, N.H.; Sohn, J.S.; Yang, D.H.; Kim, Y.H. Development of a metal recovery process from Li-ion battery wastes.
Hydrometallurgy
2005
,
79
, 172–181. [
CrossRef
]
135. Zhou, M.; Li, B.; Li, J.; Xu, Z. Pyrometallurgical Technology in the Recycling of a Spent Lithium Ion Battery: Evolution and the
Challenge.
ACS EST Eng.
2021
,
1
, 1369–1382. [
CrossRef
]
136. Zheng, X.; Gao, W.; Zhang, X.; He, M.; Lin, X.; Cao, H.; Zhang, Y.; Sun, Z. Spent lithium-ion battery recycling–Reductive ammonia
leaching of metals from cathode scrap by sodium sulphite.
Waste Manag.
2017
,
60
, 680–688. [
CrossRef
] [
PubMed
]

---

Membranes
2022
,
12
, 373
28 of 29
137. Hu, J.; Zhang, J.; Li, H.; Chen, Y.; Wang, C. A promising approach for the recovery of high value-added metals from spent
lithium-ion batteries.
J. Power Sources
2017
,
351
, 192–199. [
CrossRef
]
138. Träger, T.; Friedrich, B.; Weyhe, R. Recovery Concept of Value Metals from Automotive Lithium-Ion Batteries.
Chemie-Ingenieur-
Technik
2015
,
87
, 1550–1557. [
CrossRef
]
139. Nayaka, G.P.; Pai, K.V.; Santhosh, G.; Manjanna, J. Dissolution of cathode active material of spent Li-ion batteries using tartaric
acid and ascorbic acid mixture to recover Co.
Hydrometallurgy
2016
,
161
, 54–57. [
CrossRef
]
140. Nayaka, G.P.; Pai, K.V.; Santhosh, G.; Manjanna, J. Recovery of cobalt as cobalt oxalate from spent lithium ion batteries by using
glycine as leaching agent.
J. Environ. Chem. Eng.
2016
,
4
, 2378–2383. [
CrossRef
]
141. Nayaka, G.P.; Manjanna, J.; Pai, K.V.; Vadavi, R.; Keny, S.J.; Tripathi, V.S. Recovery of valuable metal ions from the spent
lithium-ion battery using aqueous mixture of mild organic acids as alternative to mineral acids.
Hydrometallurgy
2015
,
151
, 73–77.
[
CrossRef
]
142. Golmohammadzadeh, R.; Rashchi, F.; Vahidi, E. Recovery of lithium and cobalt from spent lithium-ion batteries using organic
acids: Process optimization and kinetic aspects.
Waste Manag.
2017
,
64
, 244–254. [
CrossRef
]
143. Gao, W.; Song, J.; Cao, H.; Lin, X.; Zhang, X.; Zheng, X.; Zhang, Y.; Sun, Z. Selective recovery of valuable metals from spent
lithium-ion batteries–process development and kinetics evaluation.
J. Clean. Prod.
2018
,
178
, 833–845. [
CrossRef
]
144. Sun, L.; Qiu, K. Organic oxalate as leachant and precipitant for the recovery of valuable metals from spent lithium-ion batteries.
Waste Manag.
2012
,
32
, 1575–1582. [
CrossRef
]
145. Zeng, X.; Li, J.; Shen, B. Novel approach to recover cobalt and lithium from spent lithium-ion battery using oxalic acid.
J. Hazard.
Mater.
2015
,
295
, 112–118. [
CrossRef
]
146. Chen, X.; Fan, B.; Xu, L.; Zhou, T.; Kong, J. An atom-economic process for the recovery of high value-added metals from spent
lithium-ion batteries.
J. Clean. Prod.
2016
,
112
, 3562–3570. [
CrossRef
]
147. Li, L.; Dunn, J.B.; Zhang, X.X.; Gaines, L.; Chen, R.J.; Wu, F.; Amine, K. Recovery of metals from spent lithium-ion batteries with
organic acids as leaching reagents and environmental assessment.
J. Power Sources
2013
,
233
, 180–189. [
CrossRef
]
148. He, L.P.; Sun, S.Y.; Mu, Y.Y.; Song, X.F.; Yu, J.G. Recovery of Lithium, Nickel, Cobalt, and Manganese from Spent Lithium-Ion
Batteries Using l-Tartaric Acid as a Leachant.
ACS Sustain. Chem. Eng.
2017
,
5
, 714–721. [
CrossRef
]
149. Li, L.; Qu, W.; Zhang, X.; Lu, J.; Chen, R.; Wu, F.; Amine, K. Succinic acid-based leaching system: A sustainable process for
recovery of valuable metals from spent Li-ion batteries.
J. Power Sources
2015
,
282
, 544–551. [
CrossRef
]
150. Ferreira, D.A.; Prados, L.M.Z.; Majuste, D.; Mansur, M.B. Hydrometallurgical separation of aluminium, cobalt, copper and
lithium from spent Li-ion batteries.
J. Power Sources
2009
,
187
, 238–246. [
CrossRef
]
151. Nan, J.; Han, D.; Zuo, X. Recovery of metal values from spent lithium-ion batteries with chemical deposition and solvent
extraction.
J. Power Sources
2005
,
152
, 278–284. [
CrossRef
]
152. Kang, J.; Senanayake, G.; Sohn, J.; Shin, S.M. Recovery of cobalt sulfate from spent lithium ion batteries by reductive leaching and
solvent extraction with Cyanex 272.
Hydrometallurgy
2010
,
100
, 168–171. [
CrossRef
]
153. Takacova, Z.; Havlik, T.; Kukurugya, F.; Orac, D. Cobalt and lithium recovery from active mass of spent Li-ion batteries:
Theoretical and experimental approach.
Hydrometallurgy
2016
,
163
, 9–17. [
CrossRef
]
154. Zhang, P.; Yokoyama, T.; Itabashi, O.; Suzuki, T.; Inoue, K. Hydrometallurgical process for recovery of metal values from spent
lithium-ion secondary batteries.
Hydrometallurgy
1998
,
47
, 259–271. [
CrossRef
]
155. Jouli
é
, M.; Laucournet, R.; Billy, E. Hydrometallurgical process for the recovery of high value metals from spent lithium nickel
cobalt aluminum oxide based lithium-ion batteries.
J. Power Sources
2014
,
247
, 551–555. [
CrossRef
]
156. Barik, S.P.; Prabaharan, G.; Kumar, L. Leaching and separation of Co and Mn from electrode materials of spent lithium-ion
batteries using hydrochloric acid: Laboratory and pilot scale study.
J. Clean. Prod.
2017
,
147
, 37–43. [
CrossRef
]
157. Pinna, E.G.; Ruiz, M.C.; Ojeda, M.W.; Rodriguez, M.H. Cathodes of spent Li-ion batteries: Dissolution with phosphoric acid and
recovery of lithium and cobalt from leach liquors.
Hydrometallurgy
2017
,
167
, 66–71. [
CrossRef
]
158. Chen, X.; Ma, H.; Luo, C.; Zhou, T. Recovery of valuable metals from waste cathode materials of spent lithium-ion batteries using
mild phosphoric acid.
J. Hazard. Mater.
2017
,
326
, 77–86. [
CrossRef
] [
PubMed
]
159. Lee, C.K.; Rhee, K.I. Preparation of LiCoO
2
from spent lithium-ion batteries.
J. Power Sources
2002
,
109
, 17–21. [
CrossRef
]
160. Zhang, X.; Cao, H.; Xie, Y.; Ning, P.; An, H.; You, H.; Nawaz, F. A closed-loop process for recycling LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O
2
from
the cathode scraps of lithium-ion batteries: Process optimization and kinetics analysis.
Sep. Purif. Technol.
2015
,
150
, 186–195.
[
CrossRef
]
161. Xin, Y.; Guo, X.; Chen, S.; Wang, J.; Wu, F.; Xin, B. Bioleaching of valuable metals Li, Co, Ni and Mn from spent electric vehicle
Li-ion batteries for the purpose of recovery.
J. Clean. Prod.
2016
,
116
, 249–258. [
CrossRef
]
162. Xin, B.; Zhang, D.; Zhang, X.; Xia, Y.; Wu, F.; Chen, S.; Li, L. Bioleaching mechanism of Co and Li from spent lithium-ion battery by
the mixed culture of acidophilic sulfur-oxidizing and iron-oxidizing bacteria.
Bioresour. Technol.
2009
,
100
, 6163–6169. [
CrossRef
]
163. Saeki, S.; Lee, J.; Zhang, Q.; Saito, F. Co-Grinding LiCoO
2
with PVC and Water Leaching of Metal Chlorides Formed in Ground
Product.
Int. J. Miner. Process.
2004
,
74
, 373–378. [
CrossRef
]
164. Wang, M.M.; Zhang, C.C.; Zhang, F.S. An environmental benign process for cobalt and lithium recovery from spent lithium-ion
batteries by mechanochemical approach.
Waste Manag.
2016
,
51
, 239–244. [
CrossRef
]

---

Membranes
2022
,
12
, 373
29 of 29
165. Yang, Y.; Zheng, X.; Cao, H.; Zhao, C.; Lin, X.; Ning, P.; Zhang, Y.; Jin, W.; Sun, Z. A closed-loop process for selective metal
recovery from spent lithium iron phosphate batteries through mechanochemical activation.
ACS Sustain. Chem. Eng.
2017
,
5
, 9972–9980. [
CrossRef
]
166. Wang, M.M.; Zhang, C.C.; Zhang, F.S. Recycling of spent lithium-ion battery with polyvinyl chloride by mechanochemical
process.
Waste Manag.
2017
,
67
, 232–239. [
CrossRef
] [
PubMed
]
167. Gupta, R.; Manthiram, A. Chemical extraction of lithium from layered LiCoO
2
.
J. Solid State Chem.
1996
,
121
, 483–491. [
CrossRef
]
168. Sarangi, K.; Das, R.P. Separation of copper and zinc by supported liquid membrane using TOPS-99 as mobile carrier.
Hydrometal-
lurgy
2004
,
71
, 335–342. [
CrossRef
]
169. Swain, B.; Jeong, J.; Yoo, K.; Lee, J.C. Synergistic separation of Co (II)/Li (I) for the recycling of LIB industry wastes by supported
liquid membrane using Cyanex 272 and DR-8R.
Hydrometallurgy
2010
,
101
, 20–27. [
CrossRef
]
170. Swain, B.; Sarangi, K.; Das, R.P. Effect of different anions on separation of cadmium and zinc by supported liquid membrane
using TOPS-99 as mobile carrier.
J. Membr. Sci.
2006
,
277
, 240–248. [
CrossRef
]
171. Cai, C.; Yang, F.; Zhao, Z.; Liao, Q.; Bai, R.; Guo, W.; Chen, P.; Zhang, Y.; Zhang, H. Promising transport and high-selective
separation of Li(I) from Na(I) and K(I) by a functional polymer inclusion membrane (PIM) system.
J. Membr. Sci.
2019
,
579
, 1–10.
[
CrossRef
]
172. Pospiech, B. Selective recovery of cobalt (II) towards lithium (I) from chloride media by transport across polymer inclusion
membrane with triisooctylamine.
Pol. J. Chem. Technol.
2014
,
16
, 15–20. [
CrossRef
]

---