购物车
报告网讯，随着新能源产业的快速发展，磷酸铁锂作为重要的电池材料，其需求与产量持续攀升。2023年国内磷酸铁锂总产量同比增长，在产业规模不断扩大的同时，废旧磷酸铁锂电池的处理问题也日益凸显。随意丢弃废旧磷酸铁锂电池会对土壤、水体造成重金属污染，而有效回收其中锂、铁等有价元素，不仅能减少环境污染，还能缓解资源供应压力，保障产业长期稳定发展。当前，针对磷酸铁锂回收的研究已取得一定进展，涵盖多种工艺方法，在此背景下，深入探究磷酸铁锂的浸出规律及再生技术，对推动行业可持续发展具有重要意义。以下是2025年磷酸铁锂行业趋势分析。
一、磷酸铁锂浸出与再生的试验基础
1.1 试验材料选择
试验所用试剂包括磷酸铁锂、浓硫酸、过氧化氢、N - 甲基吡咯烷酮，且均为分析纯，这些材料为后续磷酸铁锂的浸出与再生试验提供了可靠的物质基础。
1.2 试验流程与方法
磷酸铁锂酸浸和再生试验遵循特定流程：首先使用电子分析天平称取纯磷酸铁锂，置入锥形瓶中，控制液固比为 65:1，将锥形瓶放入水浴锅中加热，同时用磁子搅拌，在 75℃的浸出温度下进行酸浸。1 小时后，采用布氏漏斗分离滤液与滤渣，滤渣用去离子水洗涤 3 遍后，放入 100℃干燥箱中烘干 2 小时，称重以计算总浸出率;收集滤液后，使用电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)测定其中锂和铁的含量。
酸浸过程中会发生一系列化学反应，具体反应式如下：2LiFePO4+3H2SO4=Li2SO4+2FeSO4+2H3PO4
2FePO4+3H2SO4=Fe2(SO4)3+2H3PO4
2FeSO4+H2SO4+H2O2=Fe2(SO4)3+2H2O
2LiFePO4+H2SO4+H2O2=2FePO4+Li2SO4+2H2O
在最佳酸浸条件下得到滤渣后，进行磷酸铁锂的再生操作：将滤渣过筛，与碳酸锂按 2:1.05 的质量比例混合并研磨，随后加入混合料质量 8%~10% 的葡萄糖粉末作为导电剂，将三者混合均匀后放入瓷舟，置于管式炉中，先从室温升温至 500℃并保温 60 分钟，再升温至 800℃保温 360 分钟，最后降温至室温取出，即可得到再生磷酸铁锂。此再生过程的反应式为：24FePO4+C6H12O6+12Li2CO3=24LiFePO4
1.3 分析方法确定
磷酸铁锂浸出率的计算采用两种方法：一是总浸出率η1，计算公式为η1=(m1−m2)/m1，其中m1为酸浸前磷酸铁锂的质量(单位：g)，m2为酸浸后磷酸铁锂的质量(单位：g);二是浸出液中各元素的浸出率η2，计算公式为η2=CA~V/(WA~m)A~100%，其中C为以标准单位表示的浓度(单位：g⋅L−1)，V为过滤后滤液的总体积，W为正极材料的含量，m为正极材料质量(单位：g)。
在材料性能分析方面，采用日本理学 Rigaku 公司 Minflex 型 X 射线自动衍射仪(Cu Ka1，40 kV，300mA，10~80°)对试样进行物相(XRD)分析;运用电化学工作站(CHI660E，上海辰华)对再生磷酸铁锂进行循环伏安测试，测试电压范围为 2.75~4.0 V，扫描速率为 0.2 mV/s;同时采用蓝博电池测试系统，开展电池循环和倍率性能测试。
二、磷酸铁锂浸出影响因素及最佳条件探究
2.1 硫酸浓度对磷酸铁锂浸出率的影响
硫酸浓度是影响磷酸铁锂行业浸出率的关键因素之一。随着硫酸浓度逐渐升高，磷酸铁锂总浸出率先随之上升，当硫酸浓度达到 0.1 mol/L 时，总浸出率达到最高值，为 87.44%。然而，若硫酸浓度继续升高，磷酸铁锂的总浸出率反而会出现下降趋势。同时，当硫酸浓度为 0.1 mol/L 时，锂的浸出率也达到最高水平。综合以上试验结果，确定硫酸的最佳浓度为 0.1 mol/L。
2.2 过氧化氢浓度对磷酸铁锂浸出率的影响
在硫酸浓度为 0.1 mol/L 的固定条件下，进一步研究过氧化氢浓度对磷酸铁锂浸出率的影响。试验结果显示，随着过氧化氢浓度的增加，磷酸铁锂总浸出率相较于过氧化氢浓度为 0 时出现下降，当过氧化氢浓度超过特定值后，总浸出率缓慢下降。从元素浸出情况来看，锂的浸出率随过氧化氢浓度增加变化不太明显，而铁的浸出率呈减少趋势。结合浸出反应原理可知，随着过氧化氢的添加，会生成磷酸铁沉淀，这一反应过程导致总浸出率和铁的浸出率下降。通过综合分析，确定过氧化氢的最佳浓度为 1%，在此条件下，磷酸铁锂总浸出率为 6.63%，锂和铁的浸出率分别为 95.63% 和 7.14%。
2.3 磷酸铁锂浸出渣的物相分析
《2025-2030年全球与中国磷酸铁锂行业市场现状调研分析及发展前景报告》对磷酸铁锂浸出渣进行 XRD 分析，结果显示浸出渣的特征峰数目、位置均与标准卡片 PDF#84-0876 一致，由此可明确确定浸出残渣为磷酸铁(FePO4)，这一结果为后续以浸出渣为原料制备再生磷酸铁锂提供了重要依据。
三、磷酸铁锂再生及再生材料电化学性能分析
3.1 再生磷酸铁锂的物相验证
以浸出渣(磷酸铁)为铁源和磷源制备再生磷酸铁锂后，对其进行 XRD 分析。从分析结果可知，再生磷酸铁锂的 XRD 谱图与标准卡片 PDF#84-0876 完全一致，且谱图中无明显杂质峰，材料呈现橄榄石结构，这表明成功制备出了纯净的再生磷酸铁锂。
3.2 再生磷酸铁锂的倍率性能测试
对再生磷酸铁锂正极材料进行倍率性能测试，测试过程中充放电倍率依次设定为 0.1 C、0.2 C、0.5 C、1 C、2 C、5 C，之后再恢复至 0.1 C。试验数据显示，再生磷酸铁锂在 0.1 C 倍率下首次放电比容量为 134 mAh・g⁻¹，当倍率测试完成后恢复到 0.1 C 充放电时，放电比容量为 126 mAh・g⁻¹，恢复率达到 94%，这一结果充分说明再生磷酸铁锂具有较好的倍率性能。
3.3 再生磷酸铁锂的循环性能测试
再生磷酸铁锂经过一定次数的活化后，在 1 C 倍率条件下进行 100 次充放电循环性能测试。测试结果表明，首次放电比容量为 60 mAh・g⁻¹，随着循环次数的增加，放电比容量逐渐减小，循环 100 次后，放电比容量为 39.797 mAh・g⁻¹，循环保持率为 65.5%。同时，再生磷酸铁锂的库伦效率曲线较为平稳，这一现象表明材料的极化程度小，可逆性良好，具备较好的循环稳定性。
3.4 再生磷酸铁锂的循环伏安(CV)测试
对再生磷酸铁锂进行循环伏安测试，从测试得到的 CV 曲线可以看出，在电位 3.4 V 附近存在氧化峰，3.21 V 附近存在还原峰，这两个峰分别对应锂离子的脱嵌过程。并且，CV 曲线的氧化还原峰峰形对称，符合磷酸铁锂典型 CV 曲线的特征，进一步证明再生磷酸铁锂具有较好的可逆性。
四、全篇总结
本研究围绕磷酸铁锂的浸出行为与再生展开，在分析2025年磷酸铁锂行业趋势及资源回收重要性的基础上，通过试验探究了硫酸浓度、过氧化氢浓度对磷酸铁锂浸出率的影响，确定了最佳浸出条件为硫酸浓度 0.1 mol/L、过氧化氢浓度 1%，此时锂浸出率达 95.63%，铁浸出率为 7.14%，实现了锂与铁的有效分离，且经 XRD 分析确认浸出渣为磷酸铁。以该浸出渣为原料成功制备出再生磷酸铁锂，其 XRD 谱图无明显杂质峰，呈纯净橄榄石结构。电化学性能测试表明，再生磷酸铁锂在 0.1 C 倍率下首次放电比容量 134 mAh・g⁻¹，恢复至 0.1 C 时放电比容量 126 mAh・g⁻¹，倍率性能良好;1 C 倍率下 100 次循环后放电比容量 39.797 mAh・g⁻¹，循环保持率 65.5%，库伦效率平稳，可逆性佳。此次研究为废旧磷酸铁锂的再生利用提供了切实可行的技术思路，对推动磷酸铁锂行业资源循环与可持续发展具有重要参考价值。
我要投稿
版权投诉
