百科：一文了解廢舊磷酸鐵鋰正極材料的回收方法

隨著新能源汽車產業的蓬勃發展，磷酸鐵鋰（LiFePO4）電池因其高安全性、長循環壽命和成本優勢，已成為動力電池市場的主流選擇。然而，大規模退役電池的回收問題日益凸顯，既關乎資源循環利用，又涉及環境保護。據行業預測，2025年我國動力電池退役量將超過80萬噸，到2030年這一數字將突破300萬噸。

退役電池若不能得到妥善處理，不僅會造成鋰、鐵、磷等有價資源的浪費，還可能因電解液泄漏和重金屬溶出導致環境污染。因此，開發高效、經濟且環境友好的回收技術迫在眉睫。

目前，針對廢舊磷酸鐵鋰正極材料的回收技術主要分為直接再生、火法冶金和濕法冶金三類。

直接再生

直接再生技術通過修復材料的結構缺陷來恢復其電化學性能，主要包括高溫固相法和水熱法。

高溫固相法

高溫固相法通過添加鋰源并在高溫下重構晶體結構，例如摻雜釩元素后再生材料在0.1C下的放電比容量可達154.3 mAh/g，但該方法能耗高且對原料純度要求苛刻。

水熱法

水熱法則在含鋰溶液中進行修復，如Yang等采用Na2SO3作為還原劑，再生的正極材料在1C倍率下可逆比容量達到135.9mAh/g，循環100次后容量保持率高達99%，但高壓環境帶來的安全風險限制了其規模化應用。

火法冶金

火法冶金技術通過高溫焙燒分解電池材料，實現金屬組分的分離。例如，索尼公司采用1000℃煅燒分解有機物，再結合濕法工藝回收有價金屬。為降低能耗，研究者開發了熔鹽輔助法，如以NaOH或NaHSO4為活化劑，將反應溫度降至400–900℃，鋰浸出率超過99%。然而，火法工藝仍存在能耗高、易產生HF等有害氣體及鹽劑循環困難等問題，制約了其大規模應用。

濕法冶金

濕法冶金是當前最主流的回收技術，其工藝包括預處理、浸出、除雜和產品再生四個環節。

預處理階段需通過放電、拆解和分離（如熱處理或有機溶劑溶解）獲得正極粉料，工業上常采用機械粉碎-分選法，但鋁箔殘留會引入鋁、氟、鈦等雜質，增加后續處理難度。

浸出過程分為全元素浸出和選擇性提鋰：全元素浸出采用無機酸或有機酸（如H3PO4-草酸體系），鋰和鐵的浸出率可達97%以上，但酸耗高且廢水處理負擔大；選擇性提鋰則利用H2O2、NaClO等氧化劑優先浸出鋰（浸出率＞95%），而鐵和磷以FePO4形式留存于渣中。

除雜是關鍵挑戰，尤其是鋁、氟和鈦的深度脫除。氟化配位法可同步去除99.4%的鋁和96.4%的氟，但需精確控制鋁氟比；熱處理雖能脫除90%以上的氟，卻會釋放劇毒氣體；誘導結晶法則通過晶種吸附鈦雜質，脫除率超80%且鐵損失低于0.8%。

產品再生階段，全元素浸出液可用于合成FePO4和Li2CO3，但雜質摻雜影響產品純度；提鋰渣則需通過酸浸-除雜-沉淀轉化為電池級FePO4，流程復雜且成本較高。

此外，新興技術如機械活化法和電化學法也展現出潛力。機械活化通過球磨預處理聯合浸出，可實現鋰的選擇性浸出（浸出率99.55%），但能耗較高；電化學法通過電解遷移鋰離子，回收率超90%且無需強酸，但能耗問題仍需解決。

盡管回收技術多樣，當前仍面臨核心挑戰：一是鐵磷資源的高值化利用不足，選擇性提鋰工藝忽視占正極質量70%以上的鐵磷元素，導致提鋰渣堆存和資源浪費；二是雜質深度脫除難，鋁、鈦等離子易摻雜進入FePO4晶格，影響再生材料的電化學性能；三是經濟性與環保性矛盾突出，濕法試劑消耗大，火法能耗高，直接再生則對原料純度要求苛刻。

未來研究應聚焦短流程、低成本雜質分離技術的開發，如推進氟化配位法的產業化應用；加強提鋰渣的高值化利用，探索其作為鋰電池催化劑或其他功能材料的潛力；耦合新能源供能模式（如太陽能供熱）以降低火法能耗；拓展直接再生的性能升級路徑，如將廢舊LiFePO4轉化為高壓固溶體LiFe0.5Mn0.5PO4等。通過多技術路線的協同創新，構建“回收-再生-應用”的閉環產業鏈，才能實現廢舊磷酸鐵鋰電池的高效、清潔與高值化回收，為新能源汽車產業的可持續發展提供資源保障。

參考文獻：

陳偉等《廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料回收技術研究進展》

崔祥光等《廢舊磷酸鐵鋰正極回收與利用研究進展》