隨著全球對環境保護和可持續發展的關注度不斷提升，以及電動汽車產業的迅猛發展，磷酸鐵鋰電池作為一種關鍵的儲能設備，其重要性日益凸顯。在 2025 年，磷酸鐵鋰電池行業呈現出諸多引人注目的趨勢，其中廢舊磷酸鐵鋰電池的回收與正極材料的直接修復再生成為了行業發展的關鍵環節。這不僅關係到資源的有效利用，還對環境保護和降低生產成本具有重要意義。
一、磷酸鐵鋰電池的行業背景與現狀
近年來，全球電動汽車產量持續攀升，帶動鋰離子電池消耗量急劇增加。2023年中國動力電池出貨量為 630GWh，《2025-2030年全球及中國磷酸鐵鋰電池行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出2024年達到 800GWh，預計2030年更是有望飆升至2230GWh。磷酸鐵鋰電池憑藉高穩定性、高循環壽命等優點，在電動汽車領域得到廣泛應用。其組成包括正極材料、負極材料、電解液、隔膜和粘連劑等，其中正極材料含有價金屬，是最具回收價值的部分。
鋰離子電池使用壽命通常在 5 - 8 年，當容量衰減到初始容量的 70% - 80% 時需退役。數據顯示，2025 年我國退役鋰離子電池規模將達 55GWh，2030 年將攀升至 380.3GWh。面對大規模的退役電池，如何妥善處理和回收成為亟待解決的問題。傳統的回收方法如濕法冶金和火法冶金雖技術成熟，但存在操作複雜、污染大、成本高且回收產物多為電池前體等問題。相比之下，廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料直接修復再生具有流程短、方法簡單、能耗低等優勢，更符合當前雙碳目標。
磷酸鐵鋰電池結構複雜，直接分離有價金屬困難，因此需要預處理。預處理可初步分離電池各組分，為後續鋰回收及其他材料無害化處理奠定基礎。金屬材料在電池中分布形式多樣，外殼與集流體中以單質形式存在，正極材料中則以化合態形式存在。通過簡單拆除可回收外殼單質金屬，而將正極材料與電芯其他組分分離，並使分離後的正極材料達到後續處理所需純度，是預處理的關鍵。
放電：為防止電池自燃和短路，需先放電。NaCl 溶液因放電效率高、成本低、無毒等特點被廣泛用於放電處理，但 Cl - 具有腐蝕性，可能導致電池外殼腐蝕、電解質泄漏，產生 HF 危害人員與環境。有研究設計以 Na₂S 溶液為放電介質的方案，放電後產生的氣體對環境無害，但由於不同電池組成存在差異，電化學放電性能有別，化學浸泡法仍有改進空間。
拆解：目前拆解廢舊磷酸鐵鋰電池主要有手動拆解和機械拆解兩種方式。手動拆解靈活準確，適用於小規模回收研究，但效率低、人力消耗大。機械拆解則可大幅降低成本與危險，如一套精細化拆解方案能實現鋰離子電池的高效自動拆解。未來，機械拆解將不斷融合自動化技術，逐漸取代人工手動拆解。
篩分與分離：拆解後的電池需進一步分離。實驗室可通過手工分離得到正極片、隔膜和負極片等材料，工業上則對機械處理後的粉碎材料進行重選、磁選、篩分等物理分選，初步分離出含金屬材料，但該方法無法完全釋放和分離活性材料，仍有改進空間。
正極粉末脫附：活性材料通過黏結劑塗覆在鋁箔上，獲取高純度活性材料可從溶解鋁箔和除去黏結劑兩方面著手。用 NaOH 溶液溶解鋁箔雖耗能低、可操作性強，但會引入 Al³⁺，增加回收難度。常用的方法是破壞有機黏結劑結構使正極材料與鋁箔分離，如在實驗室中用有機溶劑浸泡正極片，或利用超聲輔助 Fenton 反應降解黏結劑，但這些方法成本高、不環保，不適合大規模工業應用。目前廣泛應用的是加熱分解法，將正極片置於空氣或惰性氣氛中加熱，破壞黏結劑結構，但該方法會產生毒害物質，需配套煙氣淨化裝置，且溫度控制不當會影響後續鋰金屬回收。也有研究採用真空熱解技術，但操作條件要求高，不利於工業化推廣。
固相燒結法是通過高溫處理修復和再生磷酸鐵鋰電池正極材料的方法。隨著熱處理溫度上升，廢舊 LFP 正極材料顆粒融化，內部形成氣體通道，補充的鋰離子在熱力學驅動下擴散至鋰空缺位置，修復晶體結構。在 Ar/H₂還原氣流下用 Li₂CO₃對廢舊正極材料在 650℃下直接再生 1h，可實現 Fe³⁺的還原，使鋰填充到位點。採用葡萄糖和 Li₂CO₃在 N₂氛圍對廢 LFP 進行二段熱處理再生，碳源可使正極材料表面形成碳包裹，提高電化學性能。在此基礎上加入活化 CNTs，構成的三維導電網絡可顯著降低電極極化，提高電化學活性與穩定性。元素摻雜也是提高電池性能的手段，製備的 FC 包裹 LFP 材料，比表面積增大，縮短了 Li⁺擴散距離，提高了電化學性能與循環穩定性。此外，快速高溫煅燒為固相燒結法開闢新思路，雖首次比容量不高，但在循環中比容量不降反增，穩定性良好。然而，固相燒結法在實際生產中存在定量方法不適合複雜情況、無法完全除淨雜質等問題。
水熱合成法通過水熱方式補充廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料損失的鋰，修復晶體結構，恢復電化學性能。關鍵在於還原 Fe³⁺並將 Li⁺重新注入粉末晶體結構中，因此含鋰溶液需加入還原劑。該方法相比固相燒結法有兩大優勢：一是溶液可達到化學計量組成，無需精準定量加入鋰源，過量鋰可循環利用;二是溶液中鋰鹽均勻分布，可確保晶體內部 Li⁺均勻分布，避免生成雜質相。利用 Li₂SO₄和 N₂H₄・H₂O 在高壓釜中對廢 LFP 粉末進行一步水熱合成，水熱溫度和還原劑用量的增加有利於補充鋰。在水熱法基礎上採用微波輔助，加入納米纖維素，可提高材料電化學性能。但水熱反應中原有導電劑和黏結劑不易分解，會降低再生 LFP 材料放電容量，因此常需預先除雜，如高溫煅燒或溶劑洗滌法，但這些方法存在能耗大、污染環境等問題。有研究發現聚偏二氟乙烯(PVDF)膜可在正極再鋰化條件下脫氟分解，實現了 100g 規模電極粉末的再生，且鋰液可循環利用，具有放大前景。此外，降低水熱合成法的反應溫度是走向工業應用的關鍵，綠色水熱合成法以 DL - 蘋果酸為還原劑，降低了反應溫度。利用不同媒介輔助水熱合成法摻雜也為 LFP 直接修復再生提供了新途徑，如乙二醇輔助合成 LFP & 碳納米管複合材料、離子液體輔助合成包覆 N、B、F 三元摻雜碳層的 LFP 複合材料、超聲分散技術輔助製得 Ga 包覆的 LFP/C 材料等，均能提高材料的電化學性能。水熱合成法具有能耗低、綠色環保、無需精確測定元素組成等優點，更適用於複雜的退役電池正極材料直接修復再生。
傳統 LFP 修複方法能耗大，而電化學修復法可在不拆解電池的條件下實現鋰離子嵌入，更加高效節能。通過電化學和化學鋰化方法可實現 LFP 正極材料再鋰化，恢復電池容量。廢舊 LFP 電池衰退時活性正極材料鋰鐵比降低，通過水電解工藝結合濃度極化驅動，可實現靶向電驅動鋰化直接再生，靜息 - 輸出模式可減少反應時間和提高電流利用效率。將廢舊 LFP 正極和預鋰化石墨負極重新組裝全電池，可修復和重複使用廢舊 LFP。設計的功能預鋰化隔膜，可將電池恢復至較高水平。採用 Li₂S/Co 納米複合材料改進商業隔膜，也能補償初始容量損失，提高電池可逆容量和能量密度。電化學法在室溫條件下進行，添加物質少，具有一定應用潛力。
針對磷酸鐵鋰電池失效原理，一些新的直接修復再生方法不斷湧現。如 「冰與火」 兩步處理法，先將放電拆解後的 LFP 正極粉末等原料低溫攪拌後凍干，再高溫加熱，構建有 N 摻雜的碳導電網絡，優化 Li⁺和電子運輸通道，具有優秀的電化學性能且部分原料可重複使用，但高溫處理能耗大。以多環芳基鋰化合物作為還原劑和 Li⁺供體的直接修複方法，避免了苛刻環境條件，實現了有機溶劑和多環芳烴的循環再生，但選取的金屬鋰箔不易保存。以有機金屬配合物製備功能黏結劑的方法，關注改善修復後 LFP 電池的電化學穩定性，修復後的電池循環性能良好。
儘管磷酸鐵鋰電池正極材料直接修復再生技術取得了一定進展，但在工業放大過程中仍面臨諸多挑戰。例如，放大控制技術和自動加工技術有待完善，工業放大分離可能造成鋰的損失和雜質的引入。傳統的直接修復再生方法在大規模生產中受限，廢舊正極材料的再生機理缺乏深入研究，不同品牌電池設計的多樣性也給大規模流水線生產帶來困難。因此，制定通用電池標準對於實現自動化拆解至關重要。
未來，廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料直接修復再生技術將以降本增效為重點，不斷開發新的技術。同時，整合人工智慧技術和診斷方法優化維修工藝，建立保障電池恢復性能的綜合檢測評價體系，將為該領域的發展注入新的活力，推動磷酸鐵鋰電池行業朝著更加可持續的方向發展。
綜上所述，2025年磷酸鐵鋰電池行業在廢舊電池正極材料直接修復再生方面既有顯著進展，也面臨諸多挑戰。通過不斷探索和創新，解決當前面臨的問題，將為行業的可持續發展奠定堅實基礎，實現資源的高效利用和環境的有效保護。
更多磷酸鐵鋰電池行業研究分析，詳見中國報告大廳《磷酸鐵鋰電池行業報告匯總》。這裡匯聚海量專業資料，深度剖析各行業發展態勢與趨勢，為您的決策提供堅實依據。
更多詳細的行業數據盡在【資料庫】，涵蓋了宏觀數據、產量數據、進出口數據、價格數據及上市公司財務數據等各類型數據內容。
京公網安備 11010502031895號
