废旧锂离子电池的回收处理过程重要包括预处理、二次处理和深度处理。由于废旧电池中仍残留部分电量，所以预处理过程包括深度放电过程、破碎、物理分选；二次处理的目的在于实现正负极活性材料与基底的完全分离，常用热处理法、有机溶剂溶解法、碱液溶解法以及电解法等来实现二者的完全分离；深度处理重要包括浸出和分离提纯2个过程，提取出有价值的金属材料。
按提取工艺分类，锂离子电池的回收方法重要可分为：干法回收、湿法回收和生物回收3大类技术。
1.干法回收
干法回收是指不通过溶液等媒介，直接实现材料或有价金属的回收。其中，重要使用的方法有物理分选法和高温热解法。
2.湿法回收
湿法回收工艺是将废弃电池破碎后溶解，然后利用合适的化学试剂，选择性分离浸出溶液中的金属元素，产出高品位的钴金属或碳酸锂等，直接进行回收。湿法回收处理比较适合回收化学组成相对单一的废旧锂离子电池，其设备投资成本较低，适合中小规模废旧锂离子电池的回收。因此，该方法目前使用也比较广泛。
3.生物回收
Mishra等利用无机酸和嗜酸氧化亚铁硫杆菌从废旧锂离子电池中浸出金属，并利用S和亚铁离子（Fe2+），在浸出介质中生成H2SO4、Fe3+等代谢产物。
