年磷酸鐵鋰電池行業技術分析：廢舊電池回收工藝的創新與優化在新能源汽車產業蓬勃進展的當下，磷酸鐵鋰電池憑借其化學穩定性、熱穩定性、無毒、經濟易獵取等特性，在電動汽車和儲能設施中得到大規模應用。然而，隨著其8-10年使用壽命的漸漸到期，大量廢棄磷酸鐵鋰電池的產生成為亟待解決的問題。我國作為貧鋰國家，對鋰資源進口依靠度高，回收廢棄磷酸鐵鋰電池不僅具有顯著的環保意義，更蘊含著巨大的經濟價值。在2025年，磷酸鐵鋰電池行業技術中，廢舊電池回收工藝的創新與優化備受關注。

一、磷酸鐵鋰電池回收背景與意義

《2025-2030年全球及中國磷酸鐵鋰電池行業市場現狀調研及進展前景分析報告》指出，以鋰離子電池為支撐的新能源汽車產業在過去十年實現了迅猛增長與商業勝利，其中橄欖石型磷酸鐵鋰電池功不行沒。但因其使用壽命的限制，如今大量廢舊電池積累。據相關數據，廢舊電池中的鋰含量相較于自然界更為豐富。而我國鋰資源匱乏，這使得對廢舊磷酸鐵鋰電池的回收處理顯得尤為重要，既能緩解資源短缺問題，又能降低環境污染風險。

二、磷酸鐵鋰電池回收方法概述

目前電池回收方法多樣，涵蓋干法回收、濕法回收、生物回收和其他/綜合回收法。整個再生利用流程主要由預處理、分別處理、回收處理、除雜和再利用構成。預處理手段包括熱處理、物理分選、機械處理(拆解、粉碎等)及電化學處理等。干法回收不借助液態媒介直接回收有價金屬和材料，如高溫熱解法和物理分選法。濕法回收則先對廢舊電池進行破裂分選，再溶解浸出，最終分別回收，包含濕法冶金、化學萃取及離子交換等。處理廢舊磷酸鐵鋰正極粉末的工藝主要有再生修復法和濕法浸出提取法。再生修復法雖工藝簡潔，但因使用過的正極材料中鋰、鐵、磷元素比例不穩定且易引入雜質，導致修復后的材料電化學性能較差。濕法浸出提取法能使有價金屬鋰鐵進入溶液，具有金屬回收率高、除雜效率高、技術適應性強等優勢，成為主流處理技術。

三、試驗討論：廢舊磷酸鐵鋰電池回收工藝探究

(一)試驗材料與設備

試驗所用化學試劑均為分析純，溶液由去離子水配制，廢舊磷酸鐵鋰電池來自國內某公司。通過電感耦合等離子體光譜儀(ICP)測定廢舊磷酸鐵鋰正極粉末元素含量，如鋰含量(質量分數)為3.620%，鐵含量為28.064%，磷含量為16.252%，鋁含量為0.087%。試驗設備包括DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、SHZ-D(Ⅲ)循環水式真空泵、BS124S電子天平、PHSJ-4A試驗室pH計、101-2電熱鼓風干燥箱、SX25-12A箱式電阻爐、ICAP7400ICP電感耦合等離子體光譜儀等。

(二)浸出試驗

浸出試驗在250mL三頸燒瓶中開展，以磷酸為浸出劑，利用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器控溫。通過調控磷酸濃度、浸出溫度、浸出時間和固液比來提升鋰的浸出率。浸出后經循環水式真空泵抽濾得浸出液，依據公式η=mA~?wcA~?VA~?100%計算元素浸出率，其中η為浸出率，c為目標元素在浸出液中的濃度(mg/L)，V為浸出液體積(L)，w為相應元素在電極中的質量分數，m為試驗所用磷酸鐵鋰質量(g)。

固液比對鋰浸出率的影響：討論不同固液比對鋰和鐵浸出率的作用，按不同固液比配成混合溶液，在80℃、攪拌速度500r/min、反應時間2h條件下試驗。結果顯示，隨著廢陰極材料與去離子水比例增加，鋰浸出率總體呈下降趨勢，在1∶5固液比下浸出率最高達92.58%;鐵浸出率在固液比1∶4-1∶6時上升，1∶6時最高為12.71%，隨后降低。綜合考慮，選擇1∶5固液比連續討論。

磷酸濃度對鋰浸出率的影響：按1∶5固液比配成不同磷酸濃度混合溶液，在80℃、攪拌速度500r/min、反應時間2h下試驗。結果表明，磷酸濃度在3.41-6.82mol/L區間內，鋰浸出率基本維持在93.00%，鐵浸出率隨磷酸濃度增加而上升?？紤]鋰浸出效果、試驗成本及后續除鐵流程，選擇3.41mol/L磷酸濃度進行后續討論。

水浴溫度對鋰浸出率的影響：將溫度掌握在40-90℃，按1∶5固液比配成磷酸濃度3.41mol/L混合溶液，反應時間2h，攪拌速度500r/min下試驗。結果顯示，40℃時鋰浸出率為75.74%，70℃時最高達88.26%，隨后略微下降;鐵浸出率隨溫度上升而降低。考慮能耗，反應溫度掌握在70℃。

轉速對鋰浸出率的影響：將轉速掌握在200-700r/min，按1∶5固液比配成磷酸濃度3.41mol/L混合溶液，水浴溫度70℃，反應時間2h下試驗。結果表明，浸出率隨轉速變化不顯著，鋰離子浸出率最高為88.63%，在500r/min時達到最高。考慮設備成本，轉速設定為500r/min。

反應時間對鋰浸出率的影響：將反應時間掌握在1-3.5h，按1∶5固液比配成磷酸濃度3.41mol/L混合溶液，在70℃、攪拌速度500r/min下試驗。結果顯示，鋰離子浸出率在3h時最高為94.16%。考慮時間成本，反應時間設定為3h。綜上，在磷酸濃度3.41mol/L，固液比1∶5，攪拌速度500r/min，水浴溫度70℃下反應3h，鋰浸出率達94.16%，鐵浸出率6.55%。

(三)沉淀試驗

確定最佳浸出條件后收集浸出液，取50mL浸出液，用氨水調整pH值，利用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器控溫，使鐵和鋰分步沉淀。通過掌握試驗pH值、沉淀溫度和沉淀時間提高鋰沉淀率。沉淀后抽濾、烘干，檢測濾液中鋰含量，用公式1?η計算元素沉淀率。

pH對鋰沉淀率的影響：已知磷酸鋰沉淀pH值為5.5-8，在除鐵溶液中滴加氨水使溶液pH分別為4、5、6、7、8、9，反應時間3h，溫度70℃下試驗。結果顯示，pH值在5以下時，鋰沉淀率極低，pH增加至6時，鋰沉淀率上升到90.42%，pH為8時，鋰沉淀率為95.26%?？紤]試驗成本，最佳沉淀pH值為8。

反應時間對鋰沉淀率的影響：將反應時間掌握在0.5-3h，溶液除鐵后調整pH值到8，反應溫度70℃下試驗。結果顯示，鋰沉淀率隨反應時間從0.5h延長至1.5h時變化顯著，之后趨于平穩，3h時最高為96.79%?？紤]時間成本，反應時間設定為2h。

溫度對鋰沉淀率的影響：將溫度掌握在30-80°C，在除鐵后溶液中調整pH值為8，反應時間2h下試驗。結果顯示，反應溫度從30℃上升至60℃時，鋰沉淀率從86.56%上升至96.78%，60℃上升至80℃時，鋰沉淀率降至92.61%。考慮能耗和鋰沉淀率，選取60℃為最佳沉淀溫度。綜上，最佳沉淀鋰的條件為：溶液pH值為8，60℃水浴溫度下反應2h，鋰沉淀率可達96.78%。

四、總結

通過一系列試驗討論，確定了廢舊磷酸鐵鋰電池回收工藝中鋰的最佳浸出與沉淀條件。在浸出環節，磷酸濃度3.41mol/L，固液比1∶5，攪拌速度500r/min，70℃水浴溫度下反應3h，鋰浸出率達94.16%，鐵浸出率6.55%。在沉淀環節，溶液pH值為8，60℃水浴溫度下反應2h，鋰沉淀率可達96.78%。該討論成果為廢舊磷酸鐵鋰電池中鋰的選擇性回收降低了成本，通過單因素試驗削減了藥劑成本，選擇性回收縮短了工藝流程，降低了設備投入，提升了經濟效益，為2025年磷酸鐵鋰電池行業技術在廢舊電池回收領域的進展供應了有力支撐，有助于推動行業的可持續進展，緩解鋰資源短缺問題，削減環境污染，實現資源的循環利用。

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