随着锂离子电池需求量增多，必将进入大规模报废期，循环利用迫在眉睫。废旧动力电池具有显著的资源特性，富含锂、镍、钴、铜等稀有金属，如将其资源化利用，对环境保护和节能减排具有重要意义。然而，传统方法对金属资源的回收效率不高，缺乏清洁循环利用技术。离子液体作为一种新型绿色溶剂，具有高的热稳定性、良好的溶解性、几乎不挥发等特点，使其成为强酸、强碱以及挥发性有机溶剂在金属氧化物溶解，金属离子萃取分离等领域的潜力替代品。本论文针对传统方法重在钴镍分离，忽略锂，选择性差等问题，开展了废旧锂离子电池正极分离回收锂的研究，设计了基于羧基的功能化离子液体做萃取剂来替代传统挥发性萃取剂对复杂体系的锂离子进行萃取回收。并通过条件参数的优化、红外光谱表征、热力学函数的计算等对萃取反应做了详细的研究。针对于强酸等浸出剂对设备的腐蚀及环境的污染等问题，设计了基于羧基的低共熔溶剂浸出剂来替代强酸。通过浸出条件的优化以及红外光谱表征对浸出过程做了详细的研究并利用沉淀法对各个金属离子进行了分离探究。取得的主要创新性成果如下：（1）设计制备羧基功能化离子液体选择性提取三元废粉中的锂，研究了初始浸出液pH，离子液体占比，相比等条件对锂的萃取效率和分配比的影响规律，获得最佳反应条件。经五级萃取后锂的萃取效率为96.8%。利用红外光谱和斜率法，探索离子液体选择性萃取锂的反应机制。为了获取高纯的锂，对获得的负载锂离子的有机相进行洗涤和反萃，用含有0.50 mol/L的硫酸锂和0.50 mol/L的硫酸混合溶液做洗涤剂可起到最好的除杂效果。以1.00 mol/L的硫酸做反萃剂，可以完全洗脱出锂离子。通过对萃取体系的热力学函数的研究，从而得到体系是无序性增加的自发的放热反应（ΔH<0、ΔS>0和ΔG<0），离子液体萃取剂可重复利用，为提高废旧锂离子电池中锂的回收率，提供了一种有效的解决方案。（2）采用低共熔溶剂（Betaine∙HCl-6EG）为浸出剂，浸出分离废旧锂离子电池三元材料中的有价金属，通过调控还原剂种类及含量，浸出的温度及时间，氢键受体与供体的比值等参数，获得了最佳的浸出条件。结合红外谱图分析发现盐酸甜菜碱的羧基上的质子氢和H2O2与多金属氧化物氧化还原反应，使得三元废料完全浸出，且实现低温下锂/镍和钴/锰的分离，其中锂/钴的分离系数最高为253.3，锂/锰、镍/钴、镍/锰也有着较好的分离效果其分离系数分别为193.7、72.2和54.2。通过沉淀法进一步实现锂/镍和钴/锰的回收，同时低共熔溶剂可通过减压蒸馏进行有效回收。低共熔溶剂替代传统强酸浸出剂，解决了对设备的腐蚀及环境的污染等问题。