【摘要】 解析利用废石墨残锂再生磷酸铁锂（LFP）的创新工艺，涵盖水热法提取、高温煅烧优化及性能对比，实现锂电池高效回收与资源循环。

随着磷酸铁锂（LiFePO₄）电池大规模应用，如何高效回收废旧电池并实现资源循环成为行业焦点。本文揭秘一项创新技术：利用废石墨阳极中残留锂元素，通过水热法直接再生降解的磷酸铁锂，不仅简化回收流程，更显著提升再生材料的电化学性能。

 

技术核心：残锂提取与LFP再生全流程

1.废电池拆解与残锂提取

  • 手动拆解废旧磷酸铁锂电池，分离正极（废LFP粉末）与负极（含残锂石墨）。
  • 通过水浸法提取石墨中的锂元素，形成锂源溶液（液A），并补充LiOH·H₂O调整锂含量。

 

2.水热再生工艺

  • 将废LFP粉末与液A混合，添加柠檬酸作为还原剂，在180℃高压反应10小时。
  • 过滤干燥后，获得初步再生材料（R-LFP）。

 

3.高温煅烧优化结构

  • R-LFP在氩气保护下分阶段煅烧（350℃ 3h + 700℃ 10h），最终得到高结晶度产物（RLFP-700）。

 

性能验证：再生LFP的突破性表现

  • 结构修复：XRD与TEM分析显示，再生后LFP的橄榄石结构完整，FP相消失，晶格畸变显著减少（图1a、图2）。
  • 锂含量恢复：ICP-OES检测证实，RLFP-700的Li/Fe比恢复至1.02（图1b），Fe³含量归零（XPS数据）。
  • 电化学性能：再生材料在0.5C下初始放电容量达139mAh/g，100次循环后容量保持率97.8%，远超原始废料（101mAh/g，91.9%保持率）。

 

图1 (a) S-LFP、R-LFP、R-LFP-700 的 XRD 图谱。 (b) 再生过程前后的Li/Fe比。 (c) S-LFP、R-LFP 和 R-LFP-700 的拉曼光谱。 (d) S-LFP、(e) R-LFP 和 (f) R-LFP-700 的 Fe 2p XPS 光谱

 

图2 S-LFP、R-LFP 和 R-LFP-700 的 (a、d、g) SEM、(b、e、h) TEM 和 (c、f、i) HRTEM 图像

 

行业价值：环保与降本双赢

  • 资源循环：废石墨残锂的再利用减少锂矿开采需求，降低环境负担。
  • 流程简化：正负极协同回收，无需复杂分离工艺，成本节约30%以上。
  • 商业化潜力：再生LFP性能接近新料，适用于储能、电动汽车等场景。

 

[1] Jiahao Song, Meng Xiao, Ting Chen, Fang Wan, Xiaodong Guo, Regeneration of degraded lithium iron phosphate by utilizing residual lithium from spent graphite anode, Materials Letters, Volume 363, 2024, 136333,

 

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