铬电镀废水协同回收废旧LiFePO4电池：一种自持式锂选择性浸出与双废增值的新策略

为解决废旧LiFePO4（S-LFP）电池回收经济性低、传统湿法冶金二次污染风险高的问题，研究人员创新性地利用含Cr(VI)电镀废水作为自持浸出剂，实现锂选择性提取（92.34%）与Cr(VI)解毒（99.11%）。该策略通过Fe(II)-Cr(VI)氧化还原耦合驱动反应，活化能低至17.62 kJ/mol，再生LiFePO4正极材料展现优异电化学性能（1C下初始放电容量146 mA·h·g?1，100次循环后容量保持率95.4%）。生命周期评估显示每千克S-LFP粉末处理净收益1.34美元，为锂电池回收提供了环境友好且经济可行的闭环方案。

　　

随着全球能源转型加速，锂离子电池（LIBs）在电动汽车和储能领域爆发式增长，中国作为最大市场，磷酸铁锂（LiFePO₄，LFP）电池占比已超70%。然而，这类电池5-8年服役周期后产生的废旧LFP（S-LFP）预计2030年将突破200万吨，传统回收工艺面临酸耗高（0.5-2.0 M）、氧化剂依赖性强及重金属污染风险等瓶颈。更棘手的是，电镀行业每年排放的含剧毒Cr(VI)废水同样亟待治理。清华大学-丰田联合研究中心的研究团队独辟蹊径，提出“以废治废”策略，利用电镀废水中的Cr(VI)作为天然氧化剂，同步实现S-LFP中锂的高效回收与Cr(VI)无害化转化。

研究采用BYD公司提供的S-LFP正极粉（含Li 3.39%、Fe 32.02%）与模拟电镀废水，通过调控Fe/Cr摩尔比（3.5）、pH（1.5）等参数，结合XRD、XPS等表征技术，揭示Fe(II)-Cr(VI)氧化还原耦合机制。动力学分析显示该过程符合收缩核模型，活化能仅17.62 kJ/mol。浸出液经碳酸化获得电池级Li₂CO₃，残留FePO₄骨架直接用于再生LFP正极。

选择性锂浸出：在120分钟、90°C条件下实现92.34%锂浸出率，Cr(VI)还原效率达99.11%。材料再生：再生LFP在1C倍率下展示146 mA·h·g^?1的放电容量，循环稳定性优于商业材料。环境经济分析：相比传统H₂SO₄-H₂O₂工艺，新方法降低62%碳排放，单吨处理净收益提升3.8倍。

该研究开创性地构建了“电池回收-废水治理”双废协同处理闭环，为破解LFP电池回收经济性困境提供新范式。再生材料性能达标验证了技术可行性，而每千克1.34美元的净收益指标更凸显产业化潜力。这种自持式系统设计不仅规避了传统工艺的化学试剂依赖，更将环境治理成本转化为资源收益，完美契合循环经济（Circular Economy）核心理念。论文发表于《Separation and Purification Technology》，为全球锂电池可持续发展提供了中国方案。