中国报告大厅网讯，随着新能源汽车产业的快速扩张，磷酸铁锂电池作为主流动力电池的市场渗透率持续攀升，2025年全球磷酸铁锂电池退役量预计突破120万吨。磷酸铁锂电池的退役回收不仅关系到锂、磷等稀缺资源的循环利用，更对生态环境安全至关重要。当前退役磷酸铁锂电池回收处理的核心瓶颈在于正极材料与集流体的高效无损分离，传统剥离技术普遍存在能耗高、材料损耗大、环境污染物排放多等问题，难以满足行业绿色低碳发展需求。在此背景下，开发低能耗、高保真的磷酸铁锂电池极片剥离技术成为推动回收产业高质量发展的关键方向，相关技术突破可使磷酸铁锂电池正极材料回收率提升至98%以上，显著降低再生利用成本。以下是2025年磷酸铁锂电池行业技术分析。

  《2025-2030年中国磷酸铁锂电池行业市场供需及重点企业投资评估研究分析报告》指出，磷酸铁锂电池退役后若处理不当，不仅会造成锂和磷资源的浪费，还可能导致电池中镍、铁、铜等重金属以及电解液中有机溶剂等有害物质渗入土壤、水体，危害生态环境和人类健康。而废旧磷酸铁锂电池的回收利用，能够有效减少对新原材料的需求，降低生产成本，通过提取有价值的金属元素实现资源循环利用。其中，退役磷酸铁锂电池的高效剥离技术作为回收处理的核心环节，对缓解原材料供应压力、推动产业可持续发展具有重要意义。

  一、磷酸铁锂电池现有剥离技术现状与局限

  当前，退役磷酸铁锂电池的剥离技术主要分为物理剥离法和化学剥离法两大类，两类技术在实际应用中均存在显著局限，难以实现高效无损的分离目标。

  物理剥离法主要包括机械分离和超声剥离。机械分离通过施加剪切与研磨力量实现集流体与电极材料的分离，该方法处理能力强、经济成本低且环境污染小，但存在集流体过度粉碎以及粘结剂化学结构难以破坏的问题，影响后续材料回收纯度。超声剥离技术利用超声波激发液体中微小气泡的能量，促使电极材料脱落并分散于溶液中，虽能实现精准快速剥离，但直接超声剥离效率较低，通常需要与物理搅拌、化学溶解等方法联合使用才能提升效率。

  化学法剥离电极材料主要涵盖热处理法、碱溶法和溶解粘结剂法。热处理法通过高温分解粘结剂实现剥离，分为隔绝空气进行的热解法和含氧气氛下进行的煅烧法，两种方式均面临高能耗和环境污染的问题。碱溶法利用铝箔溶于碱的特性实现分离，但电极材料易被粘结剂包裹，分离效果不佳。溶解粘结剂法基于相似相溶原理，将极片浸入溶液中使粘结剂分解，但常用溶剂普遍存在成本高、污染环境等缺点。因此，开发绿色、高效、安全的磷酸铁锂电池剥离方法成为行业发展的必然趋势。

  二、磷酸铁锂电池室温浸泡剥离技术的研发与实现

  为最大限度简化回收过程、减少排放，提升回收流程收益，研发了以碳酸二甲酯(DMC)为溶剂的“室温浸泡”退役磷酸铁锂极片高效无损剥离技术。该技术通过室温下的浸泡处理，实现正极材料与集流体的温和分离，全程低能耗、无污染物排放，且能最大程度保留正极材料的原始性能。

  2.1 磷酸铁锂电池极片样品制备流程

  实验所用退役磷酸铁锂电池极片制备流程如下：选取原服役于电动公交车的退役磷酸铁锂电池，经健康状态(state of health, SOH)标定为100%、90%、80%和70%后进行放电处理，随后通过机械切割拆解电池，手工分拣分离正、负极片与隔膜。采用DMC溶液对回收的磷酸铁锂正极片进行浸泡、冲洗，去除极片表面残留的电解液，经真空烘干后储存于氩气保护的手套箱中备用。

  2.2 磷酸铁锂电池电化学性能测试方案

  所有材料的电化学测试均采用纽扣式半电池(CR2032)。将退役磷酸铁锂粉末、粘结剂(聚偏氟乙烯PVDF 5%质量分数和N-甲基吡咯烷酮NMP 95%质量分数的粘结剂经磁力搅拌器搅拌24小时至均匀分散)和导电炭黑(Super-P)以8∶1∶1的质量比研磨均匀。使用厚度为100μm的刮刀通过涂布机将浆料均匀涂覆在光滑的铝箔上，80℃下烘干10小时获得电极片，再用裁片机将电极片裁成直径12mm的圆片。电池装配在充满Ar气的手套箱中进行，以金属锂片为负极，隔膜为Celgard 2400，电解质为1mol/L LiPF6溶解于碳酸二甲酯/碳酸乙烯/碳酸乙基甲酯(体积比1∶1∶1)配制而成。组装好的电池在Neware测试系统(CT-4008T)上测试电化学性能，在室温和2.5~4.0V电压窗口下测试循环性能，并在相同温度和电压范围内测试不同电流密度(1C=140mA/g)下的倍率性能;采用荷兰IVIUM电化学工作站测试电池的电化学阻抗，测试频率范围为100kHz~10mHz，振幅5mV。

  2.3 磷酸铁锂电池材料表征方法

  采用Rigaku Smart lab型X射线衍射仪对样品物相组成进行测试，仪器使用Cu Kα辐射源，扫描范围为10°~90°，扫描速度为10(°)/min，以研究磷酸铁锂正极材料的晶体结构。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM, Zeiss SUPRA™ 55)结合能量色散X射线光谱仪(EDS)观察材料的微观形貌与成分。借助高分辨透射电子显微镜(HRTEM, JEOL, JEM-2100F)观察失效正极材料的微观形貌和晶格条纹结构，确定回收材料的微观结构组成。采用美国Thermo Fisher Scientific公司的ESCALAB Xi+型X射线光电子能谱仪表征材料表面和近表面的元素分布及价态，发射源为单色化Al靶(射线能量为1486.7eV)，采用C1s、284.8eV对测试结果进行校准。

  三、磷酸铁锂电池室温浸泡剥离技术的测试结果分析

  3.1 室温浸泡实现磷酸铁锂电池极片高效无损剥离

  磷酸铁锂电池电极材料回收的关键在于铝集流体的分离，电极材料借助PVDF的粘性与铝箔粘附，破坏二者之间的粘附作用即可实现分离。采用DMC试剂浸泡，可使电极中的PVDF发生膨胀，破坏电极与铝箔之间的粘附力，实现电极材料的剥离。具体流程为：将退役磷酸铁锂极片浸泡在DMC溶液中，浸泡时间20分钟，为减少浸泡过程中DMC的微量挥发，对烧杯进行封口处理。浸泡后，用镊子轻轻晃动退役极片即可实现铝箔的完整分离，将剥离下来的电极材料放置在100℃真空干燥箱中烘干24小时，研磨后便可得到退役电极材料。

  由于DMC分离铝集流体的过程是通过物理作用破坏材料与集流体之间的粘附力实现，不会改变DMC试剂本身的物理化学性质，因此用于浸泡失效极片的DMC可以重复使用。相较于传统的火法高温焙烧分离过程，DMC试剂简化了磷酸铁锂回收流程，同时避免了高温工艺带来的高额成本，具有显著的技术优势。

  3.2 磷酸铁锂电池回收粉末的物相和微观形貌分析

  为验证该剥离方法的无损特性，对SOH分别为100%、90%、80%和70%的极片进行电极材料与铝箔的剥离测试，并以新鲜磷酸铁锂样品作为对比。X射线衍射图谱显示，所有样品均为标准橄榄石型晶体结构，正交晶系pnma空间群;其中SOH 90%、80%和70%的样品均检测到FePO4衍射峰的存在，这是由于退役磷酸铁锂电池中锂离子的损失造成的。同时，衍射图谱中未见铝等其他物质的衍射峰，说明该剥离技术在实现电极材料剥离的同时，能保证回收粉末具有较高的纯净度。

  商业磷酸铁锂电池极片具有较高的负载量和压实密度，循环后的电极颗粒表面因电解液分解产生的有机物难以通过传统机械粉碎方法去除，导致回收的电极粉末丢失原有的电化学性能。而通过DMC试剂的浸泡过程，可有效清洗失效磷酸铁锂正极材料中的有机残留物。以电极颗粒表面电解液分解产物的代表LiF评估DMC的清洗效果，XPS F1s图谱显示，DMC浸泡清洗前，原极片表面F元素谱峰主要为C-F/P-F和LiF，分别对应电极中的PVDF和电解液分解产物LiF;经DMC处理后，回收所得粉末颗粒表面LiF的含量显著下降，表明该剥离方法对清洗电极表面、重塑磷酸铁锂颗粒界面具有良好效果。

  SEM表征结果显示，经过DMC浸泡回收的磷酸铁锂晶粒表面光滑、界面清晰，高倍数下失效磷酸铁锂的团聚现象得到明显改善，且回收过程未对颗粒表面产生机械损伤。EDS进一步表明，回收的电极材料中C、Fe、O和P元素均匀分布。完整的碳包覆层决定着磷酸铁锂的电化学性能，通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察DMC浸泡回收的健康状态为70%的失效磷酸铁锂微观结构发现，回收的磷酸铁锂具有完整的包覆碳层，晶格条纹清晰，测量间距为0.491nm，对应于FePO4相。这一结果证实，即使健康状态仅有70%的退役磷酸铁锂，其表面依旧保留完整的碳层，说明DMC室温浸泡剥离技术能够保护碳层完好无损，实现退役磷酸铁锂电极中磷酸铁锂的无损回收。

  3.3 磷酸铁锂电池回收材料的电化学性能分析

  对回收粉末的电化学性能测试结果显示，不同SOH样品的首次充放电曲线表明，在金属锂半电池中所有电池样品均具有超过140mAh/g的储锂比容量。半电池随后的500次循环测试结果显示，回收的磷酸铁锂材料依然具有较高的循环稳定性，证明该无损剥离技术能够保留磷酸铁锂的电化学性能，为磷酸铁锂正极材料直接修复再生奠定了基础。

  造成该现象的原因可能是电池极片区域的差异性导致的，可通过增加单次处理产量或对后续不同SOH样品进行混合使用来提高产品质量的均一性。室温浸泡剥离技术凭借低能耗、低排放的显著优势，实现了高效益的资源回收，且回收的电极材料具有较高的电化学性能，可实现退役磷酸铁锂电池行业的直接回收再利用。

  四、总结

  本研究提出的DMC室温浸泡剥离技术，为退役磷酸铁锂电池行业的高效无损回收提供了创新解决方案。该技术以碳酸二甲酯(DMC)为溶剂对失效磷酸铁锂极片进行预处理，能够实现失效磷酸铁锂粉末的无损回收，有效提升回收材料的一致性。测试结果证实，使用DMC作为溶剂对磷酸铁锂进行脱粉，可最大程度维持失效磷酸铁锂正极材料的原始状态，降低原材料对后续材料修复的影响;同时，预处理过程中DMC能有效清洗失效磷酸铁锂表面的LiF残留，保留磷酸铁锂材料完整的碳包覆层，确保回收材料具有优良的电化学性能。

  该技术紧密契合当前回收工艺流程，无需额外高能耗设备，也不会产生大量排放，即可有效实现退役磷酸铁锂电池等材料的剥离与回收，将正极材料回收率提升至98%以上。这一创新方法不仅显著提升了资源回收效益，降低了再生利用成本，更推动了循环经济的绿色发展，为新一代退役动力锂电池剥离技术的开发提供了重要思路，对缓解磷酸铁锂电池产业原材料供应压力、促进产业可持续发展具有重要的实践意义。未来可通过优化处理工艺参数、扩大单次处理规模等方式，进一步提升技术的工业化应用价值。