随着全球对环境保护和可持续发展的关注度不断提升，以及电动汽车产业的迅猛发展，磷酸铁锂电池作为一种关键的储能设备，其重要性日益凸显。在 2025 年，磷酸铁锂电池行业呈现出诸多引人注目的趋势，其中废旧磷酸铁锂电池的回收与正极材料的直接修复再生成为了行业发展的关键环节。这不仅关系到资源的有效利用，还对环境保护和降低生产成本具有重要意义。

  一、磷酸铁锂电池的行业背景与现状

  近年来，全球电动汽车产量持续攀升，带动锂离子电池消耗量急剧增加。2023年中国动力电池出货量为 630GWh，《2025-2030年全球及中国磷酸铁锂电池行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出2024年达到 800GWh，预计2030年更是有望飙升至2230GWh。磷酸铁锂电池凭借高稳定性、高循环寿命等优点，在电动汽车领域得到广泛应用。其组成包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜和粘连剂等，其中正极材料含有价金属，是最具回收价值的部分。

  锂离子电池使用寿命通常在 5 - 8 年，当容量衰减到初始容量的 70% - 80% 时需退役。数据显示，2025 年我国退役锂离子电池规模将达 55GWh，2030 年将攀升至 380.3GWh。面对大规模的退役电池，如何妥善处理和回收成为亟待解决的问题。传统的回收方法如湿法冶金和火法冶金虽技术成熟，但存在操作复杂、污染大、成本高且回收产物多为电池前体等问题。相比之下，废旧磷酸铁锂电池正极材料直接修复再生具有流程短、方法简单、能耗低等优势，更符合当前双碳目标。

  二、磷酸铁锂电池的预处理

  (一)预处理的必要性

  磷酸铁锂电池结构复杂，直接分离有价金属困难，因此需要预处理。预处理可初步分离电池各组分，为后续锂回收及其他材料无害化处理奠定基础。金属材料在电池中分布形式多样，外壳与集流体中以单质形式存在，正极材料中则以化合态形式存在。通过简单拆除可回收外壳单质金属，而将正极材料与电芯其他组分分离，并使分离后的正极材料达到后续处理所需纯度，是预处理的关键。

  (二)预处理步骤

  放电：为防止电池自燃和短路，需先放电。NaCl 溶液因放电效率高、成本低、无毒等特点被广泛用于放电处理，但 Cl - 具有腐蚀性，可能导致电池外壳腐蚀、电解质泄漏，产生 HF 危害人员与环境。有研究设计以 Na₂S 溶液为放电介质的方案，放电后产生的气体对环境无害，但由于不同电池组成存在差异，电化学放电性能有别，化学浸泡法仍有改进空间。

  拆解：目前拆解废旧磷酸铁锂电池主要有手动拆解和机械拆解两种方式。手动拆解灵活准确，适用于小规模回收研究，但效率低、人力消耗大。机械拆解则可大幅降低成本与危险，如一套精细化拆解方案能实现锂离子电池的高效自动拆解。未来，机械拆解将不断融合自动化技术，逐渐取代人工手动拆解。

  筛分与分离：拆解后的电池需进一步分离。实验室可通过手工分离得到正极片、隔膜和负极片等材料，工业上则对机械处理后的粉碎材料进行重选、磁选、筛分等物理分选，初步分离出含金属材料，但该方法无法完全释放和分离活性材料，仍有改进空间。

  正极粉末脱附：活性材料通过黏结剂涂覆在铝箔上，获取高纯度活性材料可从溶解铝箔和除去黏结剂两方面着手。用 NaOH 溶液溶解铝箔虽耗能低、可操作性强，但会引入 Al³⁺，增加回收难度。常用的方法是破坏有机黏结剂结构使正极材料与铝箔分离，如在实验室中用有机溶剂浸泡正极片，或利用超声辅助 Fenton 反应降解黏结剂，但这些方法成本高、不环保，不适合大规模工业应用。目前广泛应用的是加热分解法，将正极片置于空气或惰性气氛中加热，破坏黏结剂结构，但该方法会产生毒害物质，需配套烟气净化装置，且温度控制不当会影响后续锂金属回收。也有研究采用真空热解技术，但操作条件要求高，不利于工业化推广。

  三、磷酸铁锂电池正极材料直接修复再生方法

  (一)固相烧结法

  固相烧结法是通过高温处理修复和再生磷酸铁锂电池正极材料的方法。随着热处理温度上升，废旧 LFP 正极材料颗粒融化，内部形成气体通道，补充的锂离子在热力学驱动下扩散至锂空缺位置，修复晶体结构。在 Ar/H₂还原气流下用 Li₂CO₃对废旧正极材料在 650℃下直接再生 1h，可实现 Fe³⁺的还原，使锂填充到位点。采用葡萄糖和 Li₂CO₃在 N₂氛围对废 LFP 进行二段热处理再生，碳源可使正极材料表面形成碳包裹，提高电化学性能。在此基础上加入活化 CNTs，构成的三维导电网络可显著降低电极极化，提高电化学活性与稳定性。元素掺杂也是提高电池性能的手段，制备的 FC 包裹 LFP 材料，比表面积增大，缩短了 Li⁺扩散距离，提高了电化学性能与循环稳定性。此外，快速高温煅烧为固相烧结法开辟新思路，虽首次比容量不高，但在循环中比容量不降反增，稳定性良好。然而，固相烧结法在实际生产中存在定量方法不适合复杂情况、无法完全除净杂质等问题。

  (二)水热合成法

  水热合成法通过水热方式补充废旧磷酸铁锂电池正极材料损失的锂，修复晶体结构，恢复电化学性能。关键在于还原 Fe³⁺并将 Li⁺重新注入粉末晶体结构中，因此含锂溶液需加入还原剂。该方法相比固相烧结法有两大优势：一是溶液可达到化学计量组成，无需精准定量加入锂源，过量锂可循环利用;二是溶液中锂盐均匀分布，可确保晶体内部 Li⁺均匀分布，避免生成杂质相。利用 Li₂SO₄和 N₂H₄・H₂O 在高压釜中对废 LFP 粉末进行一步水热合成，水热温度和还原剂用量的增加有利于补充锂。在水热法基础上采用微波辅助，加入纳米纤维素，可提高材料电化学性能。但水热反应中原有导电剂和黏结剂不易分解，会降低再生 LFP 材料放电容量，因此常需预先除杂，如高温煅烧或溶剂洗涤法，但这些方法存在能耗大、污染环境等问题。有研究发现聚偏二氟乙烯(PVDF)膜可在正极再锂化条件下脱氟分解，实现了 100g 规模电极粉末的再生，且锂液可循环利用，具有放大前景。此外，降低水热合成法的反应温度是走向工业应用的关键，绿色水热合成法以 DL - 苹果酸为还原剂，降低了反应温度。利用不同媒介辅助水热合成法掺杂也为 LFP 直接修复再生提供了新途径，如乙二醇辅助合成 LFP & 碳纳米管复合材料、离子液体辅助合成包覆 N、B、F 三元掺杂碳层的 LFP 复合材料、超声分散技术辅助制得 Ga 包覆的 LFP/C 材料等，均能提高材料的电化学性能。水热合成法具有能耗低、绿色环保、无需精确测定元素组成等优点，更适用于复杂的退役电池正极材料直接修复再生。

  (三)电化学法

  传统 LFP 修复方法能耗大，而电化学修复法可在不拆解电池的条件下实现锂离子嵌入，更加高效节能。通过电化学和化学锂化方法可实现 LFP 正极材料再锂化，恢复电池容量。废旧 LFP 电池衰退时活性正极材料锂铁比降低，通过水电解工艺结合浓度极化驱动，可实现靶向电驱动锂化直接再生，静息 - 输出模式可减少反应时间和提高电流利用效率。将废旧 LFP 正极和预锂化石墨负极重新组装全电池，可修复和重复使用废旧 LFP。设计的功能预锂化隔膜，可将电池恢复至较高水平。采用 Li₂S/Co 纳米复合材料改进商业隔膜，也能补偿初始容量损失，提高电池可逆容量和能量密度。电化学法在室温条件下进行，添加物质少，具有一定应用潜力。

  (四)其他方法

  针对磷酸铁锂电池失效原理，一些新的直接修复再生方法不断涌现。如 “冰与火” 两步处理法，先将放电拆解后的 LFP 正极粉末等原料低温搅拌后冻干，再高温加热，构建有 N 掺杂的碳导电网络，优化 Li⁺和电子运输通道，具有优秀的电化学性能且部分原料可重复使用，但高温处理能耗大。以多环芳基锂化合物作为还原剂和 Li⁺供体的直接修复方法，避免了苛刻环境条件，实现了有机溶剂和多环芳烃的循环再生，但选取的金属锂箔不易保存。以有机金属配合物制备功能黏结剂的方法，关注改善修复后 LFP 电池的电化学稳定性，修复后的电池循环性能良好。

  四、磷酸铁锂电池正极材料直接修复再生面临的挑战与前景

  尽管磷酸铁锂电池正极材料直接修复再生技术取得了一定进展，但在工业放大过程中仍面临诸多挑战。例如，放大控制技术和自动加工技术有待完善，工业放大分离可能造成锂的损失和杂质的引入。传统的直接修复再生方法在大规模生产中受限，废旧正极材料的再生机理缺乏深入研究，不同品牌电池设计的多样性也给大规模流水线生产带来困难。因此，制定通用电池标准对于实现自动化拆解至关重要。

  未来，废旧磷酸铁锂电池正极材料直接修复再生技术将以降本增效为重点，不断开发新的技术。同时，整合人工智能技术和诊断方法优化维修工艺，建立保障电池恢复性能的综合检测评价体系，将为该领域的发展注入新的活力，推动磷酸铁锂电池行业朝着更加可持续的方向发展。

  综上所述，2025年磷酸铁锂电池行业在废旧电池正极材料直接修复再生方面既有显著进展，也面临诸多挑战。通过不断探索和创新，解决当前面临的问题，将为行业的可持续发展奠定坚实基础，实现资源的高效利用和环境的有效保护。