基于Li2SO4苛化法从废旧LiFePO4电池中高效回收电池级LiOH·H2O的工艺研究

针对废旧LiFePO4(LFP)电池资源化难题，研究人员开发了Li2SO4苛化-冷冻结晶联用工艺，通过优化反应温度、NaOH过量系数等参数，实现96.18%的锂转化率，制备出电池级LiOH·H2O，同时副产物Na2SO4·10H2O的锂残留仅0.2%。该研究为高附加值回收动力电池锂资源提供了工业化可行方案。

　　

随着电动汽车的爆发式增长，锂离子电池(LIBs)退役潮即将来临。作为市场占比超60%的主流正极材料，LiFePO₄(LFP)电池虽具安全性优势，但其6-8年服役周期后产生的含锂废弃物若处理不当，将造成重金属污染和资源浪费。更棘手的是，传统Li₂CO₃苛化法存在锂转化率低(<60%)、反应温度高等缺陷，而高镍三元正极材料(NCM811等)的兴起使得高活性LiOH·H₂O需求激增。在此背景下，浙江新时代中能技术有限公司的研究团队创新性地提出Li₂SO₄苛化-冷冻结晶联用工艺，成功从废旧LFP中制备出电池级LiOH·H₂O，相关成果发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》。

研究采用硫酸浸出-两步沉淀法纯化获得含Li溶液，通过Li₂SO₄+2NaOH+10H₂O→2LiOH+Na₂SO₄·10H₂O反应路径，系统考察了温度、NaOH过量系数等参数影响。XRD和化学分析证实LFP黑粉主要含LiFePO₄和碳，浸出液含Li 5-6 g/L及Fe、Co等杂质。

材料与LiOH制备
以企业提供的LFP黑粉为原料，经H₂SO₄浸出后，通过FePO₄沉淀分离铁磷元素，母液经NaF除杂获得纯净Li₂SO₄溶液。

LFP黑粉与含锂溶液制备
XRD显示黑粉中LiFePO₄为橄榄石结构，碳含量显著。优化后的浸出工艺可实现锂高效溶出，同时通过控制pH值使FePO₄沉淀率达98%以上。

结论
在最佳条件下（反应温度-5℃、NaOH过量系数1.2），锂转化率达96.18%，Na₂SO₄·10H₂O副产物中锂残留仅0.2%。创新性发现双盐LiNa₃(SO₄)₂·6H₂O的形成机制，通过冷冻-蒸发联用使Li总回收率提升至98.30%。

该研究意义在于：1) 攻克了Li₂CO₃法转化率低的技术瓶颈；2) 副产物Na₂SO₄可实现资源化利用；3) 为高镍NCM正极材料提供了优质锂源。Ming Zhou团队开发的短流程、高效益工艺，为废旧LFP电池的工业化回收树立了新标杆。