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锂电池回收——LFP废旧极片的回收与修复

时间:2025-07-04        来源:

在全球能源转型的浪潮下,动力电池、储能技术的发展日新月异,其中磷酸铁锂电池(LFP电池)因具有能量密度较大、安全性高、循环寿命长、成本较低、环境友好且技术成熟等优势,在新能源汽车、电化学储能领域应用广泛,相较于三元锂电池而言,磷酸铁锂电池市场占比较大。

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△ 锂离子电池介绍

锂电池回收是实现电池循环利用、可持续经济的关键一步。由于动力电池自身的化学性质,其容量会随使用时间的增长而衰减,磷酸铁锂电池理论寿命为7~8年,真正寿命只有4-6年,随着磷酸铁锂电池的大规模使用,退役磷酸铁锂电池报废量及产间废料也将逐年增加,若未处理就直接丢弃或处理不当,会导致有价值的金属流失,而其中的有机化合物、电解质和塑料聚合物则会污染环境甚至危害人体健康。

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△ 磷酸铁锂电池包内部结构(左);磷酸铁锂报废极片(右) 图片来源:网络

锂电池回收产业链在遵循可持续发展的三个原则下(经济性、效率性、环境友好),目前有多种回收路径,包括:电池原材料再制造、电池制造过程中产生的报废极片回收梯次利用、废旧电池极片料修复、退役电池梯次利用、退役电池再生处理、废旧电池全资源回收等电池回收技术。随着技术创新与政策扶持不断推动锂电池回收行业发展,再生磷酸铁理电池也逐步得到市场认可,市场需求持续增长。

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△ 锂电池回收产业链全景图

另一方面,磷酸铁锂正极材料是磷酸铁锂电池的核心组成部分,直接决定电池的能量密度,且在LFP电池成本中占比较高,达35%~40%。正极材料的高效回收不仅对环境友好,还能大幅度降低生产成本;而电池的负极一般采用的是石墨电极,石墨的价值相对于正极材料而言要低的多,回收的关注度较低。因此,对于高效、环保的锂电池回收再生高品质磷酸铁锂技术的探索迫在眉睫。


废旧磷酸铁锂电池极片回收利用现状

根据不同的极片来源,可以分别采用直接修复再生修复两种技术路线,使磷酸铁锂正极材料资源回收最大化。回收处理后的LFP电池黑料或再生磷酸铁锂电池最终可重新应用于低速车、储能、电信基站或粉末冶金等领域,从而实现磷酸铁锂资源的循环利用。

极片来源

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△ LFP电池极片回收来源

·社会退役:以新能源汽车为例,动力电池的容量衰减至80%时,需从汽车上退役,容量在80% ~30%之间时,可以在其他领域进行梯次利用;容量衰减至30%以下时可进行再生回收,通过物理、化学等方法进行拆解,得到废旧极片,修复再生提炼原材料;

·产间废料:磷酸铁锂电池在制造过程中会产生大量的未注液报废极片、不良极片、未注液电池拆解出的极片(报废率3~5%),该类极片因材料性能未遭破环,锂含量极高(大于4%以上),通过高效剥离、短流程修复后,可直接再利用,无需湿法提炼,具有极高的梯次利用价值;

·库存退役:因碳酸锂价格下降而亏损停产的库存原料及产能过剩造成的库存电池。

行业痛点

当前废旧磷酸铁锂极片回收行业面临技术壁垒高、经济效益低及市场认可度低等多方面的挑战。

·传统废旧极片回收未区分未注液极片和注液极片的区别,多笼统进入再生回收提锂,大部分企业针对未注液极片以湿法浸出,再合成碳酸锂和磷酸铁为主,存在流程长、成本高、酸浸渣难处理等问题。

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·未注液的报废极片短流程直接修复存术壁垒高,剥离料得率低、Al杂质含量高、产品性能差,且处理成本高,环境负荷大。

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·注液的磷酸铁锂废旧极片从退役电池中拆解出来后,常用火法冶金(高温焙烧)、湿法冶金(酸浸、碱浸)等,存在回收成本高、极片组分分离效率低、杂质难控、回收产品品质低等问题。

LFP电池极片回收行业需要不断进行技术创新,开发更高效、低成本、环保的磷酸铁锂再生修复技术,并结合政府支持、市场认可度及高值化应用拓展,实现磷酸铁锂极片回收的可持续发展。

市场概况

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△ 退役动力电池全生命周期循环再造图示 图片来源:网络

2024年,我国锂电池正极材料出货量为329.2万吨,同比增长32.9%;其中,磷酸铁锂电池得益于其生产成本、安全性等优势,在储能及中低端新能源汽车领域需求强劲,市场份额继续扩大,拉动正极材料出货量整体增长,磷酸铁锂材料出货量同比增长48.2%,在整个正极材料出货量中的市场份额增至73.7%;三元锂材料受需求疲软与贸易壁垒拖累,份额进一步收缩,出货量同比下滑3.2%,市场占有率收缩至19.5%。

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△ 2024年我国锂离子电池正极材料出货量(来源:EVTank 联合伊维经济研究院统计数据,大公国际整理)

在锂电池正极材料产业链下游应用中,动力电池占据主导地位。2024年,我国新能源汽车产销量分别达1288.8万辆和1286.6万辆,同比分别增长34.4%和35.5%,动力电池累计装机量 548.4GWh,累计同比增长 41.5%;其中,磷酸铁锂电池装机量409GWh,同比增长56.7%,以74.6%的市场份额巩固主流地位。同期,三元电池装车量139.0GWh,市场份额25.3%,同比增速仅10.2%。

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△ 历年退役动力电池数量(来源:CABRCA统计数据,大公国际整理)

根据中国电子节能技术协会电池回收利用委员会产业研究部测算,预计 2025 年动力电池退役总量约82万吨,2028年起将突破400万吨/年大关,伴随规模化效应显现,届时行业产值有望突破2800 亿元,我国动力电池回收及综合利用行业随动力电池大规模退役或将进入高速发展阶段。

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△ 2020年以来我国动力电池装车量情况 (来源:Wind统计数据,大公国际整理)

在动力电池大规模退役浪潮的趋势下,报废极片回收市场容量还将持续上升。不论从环境保护还是经济效益的角度考量,对废旧锂离子电池进行资源回收利用势在必行,磷酸铁锂报废极片回收市场潜力巨大。

武汉太阳成集团tyc9728院技术介绍

武汉太阳成集团tyc9728院依托强大的研发团队及丰富的研发经验布局锂电池回收——磷酸铁锂废旧极片的回收与修复。该技术针对不同正极废料(注液/未注液)回收来源,创新性开发了短流程、绿色、高效的回收工艺,对LFP正极片通过剥离、除杂、筛分处理后,再进行直接修复或再生修复为高性能磷酸铁锂(LFP黑料),可直接利用或与磷酸铁锂新料混掺使用。

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△ LFP电池正极废料来源分类 图片来源:网络

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△ LFP废旧正极片回收工艺流程

01 报废极片回收梯次利用

项目介绍:

以未注液极片为原料,通过自研开发的黑料自动分选机,实现了磷酸铁锂活性物质与铝箔的高效剥离,经短流程修复,再生料与新料性能相当,具有极高的梯次利用价值。

技术优势:

·工艺成本低:工艺简单、绿色环保、成本低

·杂质含量低:自研自动化分选设备,LFP黑料回收率高(≥95%),铝杂质含量低(≤100 ppm)

·产品性能好:再生料加工性能、电化学性能堪比新料

02 废旧电池极片料修复

项目介绍:

以注液极片为原料,与未注液极片修复不同的是,需要在剥离工艺流程后再进行磷酸铁锂正极料的原位修复再生,修复产品性能可达新料标准,极具经济、环保、社会效益。

技术优势:

·工艺流程短、能耗低、经济环保

·修复料品质好,关键杂质含量低

·修复产品电化学性能与新料相当,可以满足大规模储能的应用要求

武汉太阳成集团tyc9728院电池材料中心

武汉太阳成集团tyc9728技术研究院依托中国科学院深圳太阳成集团tyc9728技术研究院磷基负极材料的研究基础,自2021年成立电池材料研发中心,已承接湖北省企业委托研发项目经费近8000万元,顺利完成了低成本磷基正极、高性能电解液和快充型磷碳负极材料的关键技术研发和中试放大验证等项目。中心面向新能源汽车关键材料需求提供技术研发服务,聚焦电池正极、负极和电解液三大主材,开展高性能电池材料研发与技术攻关,打造了动力电池全生命周期管理技术体系。团队综合湖北磷化工产业优势,针对钠电材料、固态电池、下一代高品质粘结剂、分散剂、电池全元素回收和锰基正极材料技术等进行前瞻布局,推动湖北磷化工产业步入3.0时代。

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