废旧磷酸铁锂正极材料修复方法介绍

锂电产业发展迅速，国内贵金属资源稀缺，带动废旧锂电池回收利用成为了锂电产业链必不可少的一个环节。正极材料是锂电池最具价值的部分 ，废旧锂电池回收市场发展至今，目前回收技术最为常见的就是在废旧电池进行预处理放电、拆解、破碎打粉之后进行湿法或者火法工艺回收硫酸钴、硫酸镍、碳酸锂等金属盐。废旧锂电回收市场一直处于供不应求的状态中，利润逐渐被压缩 ，很多回收企业同时在寻求海外发展机会，但近期欧盟新电池法规正式开始生效之后，海外市场的攻坚变得更为困难，这就不得不得倒逼国内回收企业进一步优化自身产业结构，坚持绿色发展。为了追求利润的更大化，降低生产成本是最为直接的方法，所以有了正极材料修复这一技术的研发和发展。 本篇文章大家简要介绍几种磷酸铁锂材料修复的方法：固相烧结法，电化学法、水热法 。

01 固相烧结法

电池长期循环后正极材料上面锂的损失是其容量衰减的主要原因，固相烧结就是按比例补充缺失磷酸铁锂粉末缺失的铁、磷、锂元素后在惰性气氛或还原性气氛中进行高温煅烧进行修复晶体结构，并恢复电化学活性。固相烧结法具有工艺简单、容易实现工业化等优点，但同时也有高温煅烧时间长、能耗较大等缺点。

02 水热法

将废旧磷酸铁锂正极材料和一种锂源、一种铁源以及一种还原剂加入到高压釜低温加热补锂，进行退火后获得再生磷酸铁锂正极材料。水热法拥有可以同时修复失效程度不同的退役电池且不需 要进行测量精确的元素计量等优点，但水热法需要特定的反应釜中进行高温高压修复，设备要求较高，投资成本也比较大。

03 电化学法

利用电解的原理，通过补加导电剂等组分并制成半电池或全电池，经过充放电过程将锂嵌入废旧 LiFePO4 正极材料中，从而达到修复正极材料的方法。电化学大幅降低了修复所需能耗，但是半电池的制作成本较高且必须在特定的三电极装置中进行， 增加了操作难度，并不适用于大规模化生产。

相较于国内主流湿法回收对正极材料里面的贵金属分别提取而言，对于废旧电池正极材料的直接修复有效降低废旧电池回收利用成本。目前国内武汉瑞科美、天津赛德美、山东华劲 等知名企业在材料修复这一方面都发展的较为出色。

磷酸铁锂回收修复技术3大痛点与应用展望

随着全球新能源汽车产业的快速发展，动力电池的回收利用问题日益凸显。修复型磷酸铁锂技术作为一种非常有前景的解决方案，不仅可以保护环境、节省资源，而且简化了回收过程，提高了经济效益。但是在现阶段，修复型磷酸铁锂仍然面临种种挑战，未来随着参与者的不断涌入，修复型磷酸铁锂或将大有可为。

三大痛点

技术痛点： 磷酸铁锂正极材料失效的主要原因是长期循环后锂的损失，导致晶体结构中形成Fe(Ⅲ)相和部分Li-Fe反位缺陷。传统的无机锂盐固相烧结再生方法仅能解决锂缺失的问题，无法同步实现铁价态还原、表面包碳层修复等多种效果，从而限制了修复效果的提升。产品痛点： 修复型磷酸铁锂的原材料相对稀缺且获取难度较大，导致采购的原料质量参差不齐。修复型磷酸铁锂的性能上限完全取决于原材料的质量，部分企业为了追求较高的品质，对原材料的把控较为严格，导致生产成本大幅上升，产品的价格优势减弱；而另一些修复企业为了节约成本，降低了对原材料品质的要求，最终影响了成品的质量。市场痛点： 修复再生工艺的简单性、成本低廉和环境友好性被认为是电池中金属离子在服役和退役间的闭环实现的关键技术。高温固相再生法是最常用的修复再生方法，通过在高温惰性气氛中处理，恢复材料的电化学性能，代表企业如瑞科美和鑫茂。而水热法则是另一种工艺，通过特定的化学反应在较温和的条件下实现材料的再生，国内也有企业在进行相关方面的研究和生产。但由于技术尚未成熟，在决定品质的两个最重要指标——克容量和压实密度上，两种方法均未能达到市场满意的水平，因此市场认同度还需要培养。

研发进展

在磷酸铁锂材料的回收修复技术研发方面，中国科学家取得了显著进展。2023年初，中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟院士团队在退役动力电池的可持续回收方面取得了突破性进展。该团队开发了一种基于多组分协同作用的绿色高效回收新策略，通过精确调控化学组成和结构，实现了磷酸铁锂材料的高值化回收和修复。这一技术不仅提高了回收效率，还显著降低了环境风险，为退役动力电池的资源化利用提供了新的思路。今年5月，上海交通大学梁正团队与中国科学院深圳先进技术研究院成会明院士、清华大学深圳国际研究生院周光敏副教授合作，提出了一种有机锂盐（3,4-二羟基苯腈二锂，Li2DHBN）直接修复失效磷酸铁锂正极的新方法。该方法利用有机锂盐表面丰富官能团与失效LFP颗粒有效耦合，并在不同温度下分解，达到“低温包碳+高温补锂”的双重效果。该方法在5C下循环400次后容量保持率为88%，显著提升了修复后的LFP正极的循环稳定性和倍率性能。这些进展表明，通过不同科研团队的共同努力，修复型磷酸铁锂材料的技术难题正在逐步被攻克，未来有望实现更高效、更环保的电池回收利用。同一时间，越来越多的企业开始参与到磷酸铁锂修复市场当中，清研新材、浙江天能、广东稳泰等等企业相继入局，在国内众多回收企业不断努力下，磷酸铁锂正极材料修复技术日益成熟，市场也在逐步扩大。

应用展望

即便短期内无法应用于汽车，但在两轮车市场上，修复型磷酸铁锂依旧大有可为。据富宝锂电网测算，未来5年内预计中国市场电动两轮车销量复合增速在15%以上。预计2028年国内渗透率将接近41%，两轮车锂电装机量到达2650万辆，对应锂电需求大约27Gwh。

当然，尽管目前修复型磷酸铁锂材料的研发取得了一定的进展，但在实际应用中仍面临诸多挑战。首先，如何提高修复效率和降低成本是实现产业化的关键。其次，修复材料的电化学性能需要满足动力电池的性能要求。此外，环境影响和二次污染问题也需要在回收修复过程中予以重视。未来，随着技术的不断进步和成本的降低，回收修复型磷酸铁锂材料有望在电动汽车、储能系统等领域得到广泛应用。特别是随着全球对可持续发展和环境保护的重视，绿色、环保的电池回收技术将具有广阔的市场前景。

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