在新能源汽车产业蓬勃发展的当下，磷酸铁锂电池凭借其化学稳定性、热稳定性、无毒、经济易获取等特性，在电动汽车和储能设施中得到大规模应用。然而，随着其 8 - 10 年使用寿命的逐渐到期，大量废弃磷酸铁锂电池的产生成为亟待解决的问题。我国作为贫锂国家，对锂资源进口依赖度高，回收废弃磷酸铁锂电池不仅具有显著的环保意义，更蕴含着巨大的经济价值。在2025年，磷酸铁锂电池行业技术中，废旧电池回收工艺的创新与优化备受关注。

  一、磷酸铁锂电池回收背景与意义

  《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，以锂离子电池为支撑的新能源汽车产业在过去十年实现了迅猛增长与商业成功，其中橄榄石型磷酸铁锂电池功不可没。但因其使用寿命的限制，如今大量废旧电池堆积。据相关数据，废旧电池中的锂含量相较于自然界更为丰富。而我国锂资源匮乏，这使得对废旧磷酸铁锂电池的回收处理显得尤为重要，既能缓解资源短缺问题，又能降低环境污染风险。

  二、磷酸铁锂电池回收方法概述

  目前电池回收方法多样，涵盖干法回收、湿法回收、生物回收和其他 / 综合回收法。整个再生利用流程主要由预处理、分离处理、回收处理、除杂和再利用构成。预处理手段包括热处理、物理分选、机械处理(拆解、粉碎等)及电化学处理等。干法回收不借助液态媒介直接回收有价金属和材料，如高温热解法和物理分选法。湿法回收则先对废旧电池进行破碎分选，再溶解浸出，最后分离回收，包含湿法冶金、化学萃取及离子交换等。处理废旧磷酸铁锂正极粉末的工艺主要有再生修复法和湿法浸出提取法。再生修复法虽工艺简单，但因使用过的正极材料中锂、铁、磷元素比例不稳定且易引入杂质，导致修复后的材料电化学性能较差。湿法浸出提取法能使有价金属锂铁进入溶液，具有金属回收率高、除杂效率高、技术适应性强等优势，成为主流处理技术。

  三、实验研究：废旧磷酸铁锂电池回收工艺探究

  (一)实验材料与设备

  实验所用化学试剂均为分析纯，溶液由去离子水配制，废旧磷酸铁锂电池来自国内某公司。通过电感耦合等离子体光谱仪(ICP)测定废旧磷酸铁锂正极粉末元素含量，如锂含量(质量分数)为 3.620%，铁含量为 28.064%，磷含量为 16.252%，铝含量为 0.087%。实验设备包括 DF - 101S 集热式恒温加热磁力搅拌器、SHZ - D (Ⅲ) 循环水式真空泵、BS 124S 电子天平、PHSJ - 4A 实验室 pH 计、101 - 2 电热鼓风干燥箱、SX25 - 12A 箱式电阻炉、ICAP 7400 ICP 电感耦合等离子体光谱仪等。

  (二)浸出实验

  浸出实验在 250 mL 三颈烧瓶中开展，以磷酸为浸出剂，利用集热式恒温加热磁力搅拌器控温。通过调控磷酸浓度、浸出温度、浸出时间和固液比来提升锂的浸出率。浸出后经循环水式真空泵抽滤得浸出液，依据公式η=mA~—wcA~—VA~—100%计算元素浸出率，其中η为浸出率，c为目标元素在浸出液中的浓度(mg/L)，V为浸出液体积(L)，w为相应元素在电极中的质量分数，m为实验所用磷酸铁锂质量(g)。

  固液比对锂浸出率的影响：研究不同固液比对锂和铁浸出率的作用，按不同固液比配成混合溶液，在 80℃、搅拌速度 500 r/min、反应时间 2 h 条件下实验。结果显示，随着废阴极材料与去离子水比例增加，锂浸出率总体呈下降趋势，在 1∶5 固液比下浸出率最高达 92.58%;铁浸出率在固液比 1∶4 - 1∶6 时升高，1∶6 时最高为 12.71%，随后降低。综合考虑，选择 1∶5 固液比继续研究。

  磷酸浓度对锂浸出率的影响：按 1∶5 固液比配成不同磷酸浓度混合溶液，在 80℃、搅拌速度 500 r/min、反应时间 2 h 下实验。结果表明，磷酸浓度在 3.41 - 6.82 mol/L 区间内，锂浸出率基本维持在 93.00%，铁浸出率随磷酸浓度增加而上升。考虑锂浸出效果、实验成本及后续除铁流程，选择 3.41 mol/L 磷酸浓度进行后续研究。

  水浴温度对锂浸出率的影响：将温度控制在 40 - 90℃，按 1∶5 固液比配成磷酸浓度 3.41 mol/L 混合溶液，反应时间 2 h，搅拌速度 500 r/min 下实验。结果显示，40℃时锂浸出率为 75.74%，70℃时最高达 88.26%，随后略微下降;铁浸出率随温度升高而降低。考虑能耗，反应温度控制在 70℃。

  转速对锂浸出率的影响：将转速控制在 200 - 700 r/min，按 1∶5 固液比配成磷酸浓度 3.41 mol/L 混合溶液，水浴温度 70℃，反应时间 2 h 下实验。结果表明，浸出率随转速变化不显著，锂离子浸出率最高为 88.63%，在 500 r/min 时达到最高。考虑设备成本，转速设定为 500 r/min。

  反应时间对锂浸出率的影响：将反应时间控制在 1 - 3.5 h，按 1∶5 固液比配成磷酸浓度 3.41 mol/L 混合溶液，在 70℃、搅拌速度 500 r/min 下实验。结果显示，锂离子浸出率在 3 h 时最高为 94.16%。考虑时间成本，反应时间设定为 3 h。综上，在磷酸浓度 3.41 mol/L，固液比 1∶5，搅拌速度 500 r/min，水浴温度 70℃下反应 3 h，锂浸出率达 94.16%，铁浸出率 6.55%。

  (三)沉淀实验

  确定最佳浸出条件后收集浸出液，取 50 mL 浸出液，用氨水调节 pH 值，利用集热式恒温加热磁力搅拌器控温，使铁和锂分步沉淀。通过控制实验 pH 值、沉淀温度和沉淀时间提高锂沉淀率。沉淀后抽滤、烘干，检测滤液中锂含量，用公式1−η计算元素沉淀率。

  pH 对锂沉淀率的影响：已知磷酸锂沉淀 pH 值为 5.5 - 8，在除铁溶液中滴加氨水使溶液 pH 分别为 4、5、6、7、8、9，反应时间 3 h，温度 70℃下实验。结果显示，pH 值在 5 以下时，锂沉淀率极低，pH 增加至 6 时，锂沉淀率上升到 90.42%，pH 为 8 时，锂沉淀率为 95.26%。考虑实验成本，最佳沉淀 pH 值为 8。

  反应时间对锂沉淀率的影响：将反应时间控制在 0.5 - 3 h，溶液除铁后调节 pH 值到 8，反应温度 70℃下实验。结果显示，锂沉淀率随反应时间从 0.5 h 延长至 1.5 h 时变化显著，之后趋于平稳，3 h 时最高为 96.79%。考虑时间成本，反应时间设定为 2 h。

  温度对锂沉淀率的影响：将温度控制在 30 - 80°C，在除铁后溶液中调节 pH 值为 8，反应时间 2 h 下实验。结果显示，反应温度从 30℃上升至 60℃时，锂沉淀率从 86.56% 上升至 96.78%，60℃升高至 80℃时，锂沉淀率降至 92.61%。考虑能耗和锂沉淀率，选取 60℃为最佳沉淀温度。综上，最佳沉淀锂的条件为：溶液 pH 值为 8，60℃水浴温度下反应 2 h，锂沉淀率可达 96.78%。

  四、总结

  通过一系列实验研究，确定了废旧磷酸铁锂电池回收工艺中锂的最佳浸出与沉淀条件。在浸出环节，磷酸浓度 3.41 mol/L，固液比 1∶5，搅拌速度 500 r/min，70℃水浴温度下反应 3 h，锂浸出率达 94.16%，铁浸出率 6.55%。在沉淀环节，溶液 pH 值为 8，60℃水浴温度下反应 2 h，锂沉淀率可达 96.78%。该研究成果为废旧磷酸铁锂电池中锂的选择性回收降低了成本，通过单因素实验减少了药剂成本，选择性回收缩短了工艺流程，降低了设备投入，提升了经济效益，为2025年磷酸铁锂电池行业技术在废旧电池回收领域的发展提供了有力支撑，有助于推动行业的可持续发展，缓解锂资源短缺问题，减少环境污染，实现资源的循环利用。