华中科技大学欧阳钟文团队研究成果:废旧磷酸铁锂电池正极材料再生技术现状

作者:admin发布时间:2026-04-18浏览量:76

引言


随着电动车及储能系统的快速发展,磷酸铁锂(LiFePO₄,LFP)电池因其卓越的安全性、稳定性及长循环寿命而被广泛应用。然而,随着电池使用时间的延长,失效问题逐渐显现,对电池性能产生影响,并给电池回收与再利用带来挑战。因此,开发高效、低成本的LFP电池正极材料再生技术显得尤为重要。

文章基于华中科技大学欧阳钟文教授团队研究成果及国家重点研发计划项目资助,在重点解析新型再生技术原理的基础上,结合材料科学进展与失效机理演变规律,对下一代电池修复技术的创新路径进行前瞻性探讨。



01、研究背景


近年来,清洁能源的使用量逐年增加,我国提出了2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标。新能源动力汽车行业大量使用锂离子电池,其中LFP电池因其优势在锂离子电池装机量中占比显著提升。

然而,随着电池循环次数的增加,LFP电池逐渐出现容量衰减、内阻增大等失效现象,主要归因于活性锂的损失和正极颗粒的破碎。庞大的退役电池规模对回收工作提出了挑战,同时也使锂电池回收再生成为能源领域的热门课题。



02、创新亮点


(1)多种再生技术路径的探索

预处理技术创新:通过深度放电、高温处理破坏粘结剂、物理分选(如磁选、浮选、风选)等步骤,有效分离LFP材料与铝箔、石墨等杂质,提高材料纯度。例如,利用高压电解水或介电泳力促进LFP分离,显著提升分离效率。

高温固相修复法:将补锂剂和还原剂与废旧LFP混合,在高温下煅烧实现修复。该方法流程简单,适用于大规模工业应用,且通过优化工艺(如快速升温、使用低熔点补锂剂)可显著降低能耗和成本。

液相回收法:通过酸浸、氧化、沉淀等步骤回收锂和铁化合物,再生得到高纯度LFP。该方法减少热能消耗,回收产物纯度高,适用于结构失效严重的LFP电池。

直接再生技术:无需拆解电池,通过补锂剂直接修复失效电极,恢复LFP晶体结构和电化学活性。该方法极大简化了再生步骤,降低了成本,是LFP再生领域的前沿方向。

(2)经济效益与环境效益的双重提升

成本优化:通过优化预处理步骤、改进修复工艺、使用低成本试剂等措施,显著降低再生LFP的成本。例如,高温固相修复法通过快速升温设备缩短修复时间,液相回收法通过合并氧化、酸浸步骤减少试剂消耗。

环保贡献:退役LFP电池的有效回收和再利用,减少了资源消耗和环境污染,符合可持续发展理念。特别是直接再生技术,避免了机械破碎产生的二次污染,具有更高的环境友好性。



03、图文展示


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图1 2023-2030年中国退役锂电池规模预测

Fig.1 Forecast scale of retired lithium batteries in China from 2023 to 2030

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图2 (a)高压电解水促进LFP分离;(b)介电泳力促进LFP分离

Fig.2 (a)High voltage electrolyzed water promotes LFP separation;(b)Dielectrophoresis promote LFP separation

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图3 (a)液相回收LFP流程示意图;(b)回收产物相图

Fig.3 (a) Schematic diagram of liquid phase recovery LFP process ;(b) Phase diagram of products

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图4 (a) 固相修复法;(b) 液相回收法和 (c) 直接再生法的优势区间雷达图

Fig.4 Radar image of (a) Solid phase repair (b) Liquid phase recycle and (c) Direct regeneration method



04、结论


本文系统梳理了废旧磷酸铁锂电池正极材料再生技术的现状与发展趋势,涵盖了预处理、高温固相修复、液相回收和直接再生等多种技术路径。随着电动车及储能系统的快速发展,LFP电池的再生利用技术愈发关键。

未来研究应继续探索低成本、高效率的再生工艺,推动LFP电池产业的可持续发展。同时,加强电池管理系统的完善,确保再生电池的安全性和可靠性,为新能源行业的进步贡献力量。




引用本文

文章发表于《功能材料》2026年第57卷第3期,欢迎引用本文:    

吴尚,宋亮亮,侯成伟,等.废旧磷酸铁锂电池正极材料再生技术现状[J].功能材料,2026,57(3):1-9.

WU S,SONG L L,HOU C W,et al.Current status of regeneration technologies for spent lithium iron phosphate cathode materials[J].Journal of functional materials,2026,57(3):1-9.