磷酸鐵鋰電池回收有其自身的特點，相比于其他的層狀結構材料，磷酸鐵鋰材料具有更加穩(wěn)定的橄欖石結構，因此非常穩(wěn)定，充電時即便所有的Li+從磷酸鐵鋰材料內部脫出，磷酸鐵鋰材料仍然能夠保持FePO4結構，而不會發(fā)生結構坍塌和轉變，所以磷酸鐵鋰電池在循環(huán)過程中的衰降一般不是由于正負極活性物質損失造成的，德國慕尼黑工業(yè)大學的Neelima Paul和他的團隊使用中子衍射的方法對長期循環(huán)的磷酸鐵鋰電池(LFP/MCMB)研究認為，造成磷酸鐵鋰電池壽命衰降的主要因素是在循環(huán)的過程中由于SEI膜重構和生長造成的Li消耗[1]。

Neelima Paul利用中子衍射的方法對循環(huán)1C循環(huán)4750次后和23℃狀態(tài)下存儲2年(20%SoC)的電池進行分析后發(fā)現，即便是電池完全放電后(正極處于嵌鋰狀態(tài)，負極處于脫鋰狀態(tài))，但是在正極的衍射峰中仍然觀察到了相當比例的FePO4，在循環(huán)4750次的電池中LFP：FP的比例為67:33，在存儲2年的電池中LFP：FP比例為75:25，而負極的衍射峰中沒有觀察到LiC6的衍射峰。這一結果顯示磷酸鐵鋰電池在循環(huán)和存儲過程中有相當比例的Li+“憑空消失了”，同時也表明在循環(huán)過程中正負極活性物質都能夠參與到充放電反應中，并沒有發(fā)生活性物質的損失，因此造成磷酸鐵鋰電池衰降的主要原因就是循環(huán)過程中的Li損失。

既然LFP材料在電池循環(huán)過程中能夠保持晶體結構的穩(wěn)定性不變，因此對于廢棄的LFP電池回收，我們只需要補充適當的Li就能夠重新獲得性能良好的LFP材料了，這可以極大的減少LFP材料的生產成本，減少環(huán)境污染。天津工業(yè)大學的Xuelei Li等[2]設計了一種綠色環(huán)保的回收廢舊磷酸鐵鋰電池的工藝，具體的工藝步驟如下圖所示。該步驟最大的特點是針對磷酸鐵鋰材料的特點實現了低成本、高效和環(huán)保回收。從流程圖上我們可以看到，該工藝不僅僅實現了正極LFP材料和負極石墨材料的回收和再生，還對電解液等難以回收的材料進行了回收。

Xuelei Li等首先降廢棄的磷酸鐵鋰電池進行了放電和拆解，殘余的電解液利用低濃度的NaOH進行了處理，根據電解液中溶劑不同的密度、溶解性和沸點等物理特征實現了對DMC、DEC和EC等的分離，溶劑鹽LiPF6則會在水溶液中發(fā)生分解，如下式所示，然后可以通過過濾對其進行回收。

在此過程中分離的正極LFP材料混合一定的Li2CO3后，在Ar/H2氣氛下，在不同的溫度進行熱處理就可以獲得再生的LFP材料。為了確保回收和再生LFP材料能夠擁有良好的性能，Xuelei Li分別在600，650，700，750和800攝氏度下進行了LFP再生實驗，并利用扣式半電池進行了性能測試，結果如下表所示。從該表中我們可以看到，沒有經過再生處理的LFP材料的容量約為143mAh/g左右，經過650攝氏度處理后的LFP材料的容量有所提升達到147mAh/g，但是其他溫度處理后，LFP材料的容量反而出現了不同程度的下降。同時我們也注意到，再生后的材料首次效率要明顯低于沒有再生的LFP材料，這主要是因為再生的LFP中存在雜相造成的，Xuelei Li的研究顯示可以通過適當的延長熱處理時間，以提高LFP材料的首次效率。

在對再生LFP的電化學性能的研究顯示，熱處理可以顯著的提高LFP材料的循環(huán)性能(如下圖a所示)，同時熱處理還顯著的改善了LFP材料的倍率性能(如下圖b所示)。

Xuelei Li提出的磷酸鐵鋰電池循環(huán)再生方法，結合了磷酸鐵鋰材料結構穩(wěn)定的特點，沒有采用酸處理、回收其中的有價元素等傳統方式，而是對其直接進行了再生處理，利用較低的成本獲得了高性能的再生LFP材料，同時該工藝還實現了對電解液等材料的回收，極大的減少了磷酸鐵鋰電池回收過程中對環(huán)境產生的污染。隨著大量的磷酸鐵鋰動力電池報廢，進入到回收階段，電池的回收市場降呈現出爆發(fā)式的增長，為了避免回收過程中對環(huán)境產生二次污染，我們需要采用更加綠色環(huán)保的回收方法，Xuelei Li的研究為我們提供了有益借鑒。

撰稿：憑欄眺

作者：新能源Leader