从环境与生态效益来看，动力电池退役后若处理不当将会对环境造成严重污染，危害人类健康。而绿色、短程、高效地回收退役动力电池中有价金属资源如锂、钴、镍、铜、铝等物质，不仅可以避免其对环境和人体健康的潜在威胁，还能够为动力电池的生产提供原材料、减少对一次矿石资源的依赖、促进电池行业可持续发展。尤其我国的 锂金属资源储量十分匮乏，若不加以回收利用，供给与需求之间的矛盾势必愈加突出。以一颗容量为5000 mAh的电池为例，锂含量约为1.5 g，我国2020年生产的锂电池数量已达到188.45亿只，若不加以回收处理，则会造成282.68亿吨锂元素的损失。但是，根据团队成员在环保部门的调查显示，当前企业的退役动力电池元素回收工艺需要使用大量酸、碱等化学试剂，由此带来的三废排放、能源消耗以及碳排放问题突出，对环境有较大威胁且锂元素的回收率较低。若对退役动力电池中的废旧含锂正极材料进行绿色回收再生，不仅可以提高锂资源利用率，同时也将带来数亿级的经济效益以及环保效益。因此，退役动力电池的回收及再利用对我国资源的有效利用、环境保护和降低电池生产成本具有重要意义。

目前，动力电池回收利用有专门的“新能源汽车废旧动力蓄电池回收（不含危险废物经营）”一般事项经营范围，主要分为梯次利用和废旧电池材料拆解回收循环利用（如图1.3）。前者可将新能源汽车淘汰下来的废旧电池进行拆解改造，后者是将废旧电池彻底分解并进行资源化回收利用。本项目的磷酸铁锂再生材料产业属于后者，且位处产业链中段。目前，市场上位居产业链上游的退役电池收集厂商已能够将废弃电池集中回收并进行拆解得到废旧电池电极粉料。同时位居产业链下游的新电池生产厂商也早已具备以全新电极材料为原料生产高质量电池的能力。但是，上游企业回收的废旧电池电极粉料由于在使用过程中造成的电极材料主要成分分解及结构缺陷等问题往往很难成为下游新电池生产厂商选择的原料。与此同时，位处中间的废旧电池材料回收再生行业大量留白，这导致了产业链上游与下游之间存在严重断层。由此，亟需借助全新的技术研发和商业模式制定，来为电池行业架桥，帮助上下游的对接。

传统的湿法冶金首先使用浸出方法分解废LFP，然后选择性地沉淀Fe、Li和P，最后以盐的形式回收或合成LFP；另一种类型的湿法冶金技术可以达到其对锂的高选择性和试剂的低损耗，在这种方法中，锂通常以Li2CO3的形式回收，因为Li2CO3在水溶液中的溶解度随着温度的升高而降低，铁和磷以FePO4的形式留在浸出残渣中，然后再进行合成LFP。还有使用较多的高温固相法回收工艺在还原介质和锂源的作用下，废LFP材料可以通过简单的煅烧方法再生。

我们的工艺从流程上来说较为简便，在传统的高温固相工艺进行了改进，使产品的品质做到更好，并且避免了环境问题的产生，经过了初试和中试，是一套较为成熟且产品品质更好的工艺。传统的湿法冶金回收再生过程，在过程中都会产生大量的盐废水，并带来很多环境问题；还有现在普遍使用的高温固相法烧结再生也会由于再生使用的废料中的粘合剂和残余电解质的热解产生有毒废气，污染环境。

我们的生产工艺从流程上加入简便的处理步骤，不会产生“三废”等对环境有污染的产物。

凭借本项目中使用到的固相补锂、碳纳米管掺杂、生物质包覆技术，以及砂磨除杂，搅拌混料，喷雾干燥，热处理等工艺步骤，本项目的产品——再生磷酸铁锂电池材料具有以下特点：

颗粒更小，存在更少的结构板结和颗粒团聚，大小均匀，很难能够看出凝结剂的残留导致的边缘模糊，更加接近于新料形貌，各元素分布均匀。这使得产品粉料具有晶态结构完整稳定的性能特点。

充放电氧化还原电位差低，阻抗低，比表面积大，孔径多，使得电极材料和电解质有更大的接触面积，制作成为电池过后锂离子和电子能在电解质中的传播更难收到阻碍。这使得产品粉料具有放电容量恢复好、循环稳定性好的性能。生产周期约为24h，能够更加及时灵活地对产业线和技术进行调整，进行规模化生产之后也能提高生产效率，增加经济效益。在废旧磷酸铁锂电池材料回收与再生环节，采用水热-烧结技术，通过水热反应对正极材料补充相应元素，利用短时高温烧结恢复材料性能，此过程不适用酸碱试剂，无杂质引入，操作简单，适于规模化生产。和新料相比，需要补充的锂源量少。综合能源节约与锂源节约，成本仅占新料的19.8%，最后产物利润率达到25-35%，为目标客户和本团队带来巨大经济效益。

磷酸铁锂动力电池经过长时间循环之后，主要成分分解为 FePO₄ 、Fe₂O₃ 、P₂O₅、 Li₃PO₄ 等物质，另外其晶态结构的改变也是造成性能衰减的重要原因之一。由SEM图像可以看出，废旧磷酸铁锂电池材料粉末存在结构板结，颗粒团聚，元素分布不均匀等结构问题，如图2.1。传统电池回收再生方法解决此难点的一般方法是通过酸浸、碱浸、高温煅烧的方法破坏电池粉料的晶态结构，后续重组来对锂元素继续利用。因此，了解了正极材料衰减机制后，如何在重现其优秀性能的基础上直接补锂又能修复材料晶体结构，成为了技术痛点之一。对此，本团队的解决方案是：使用水热补锂法，补充锂元素同时，对电池正极材料的晶态结构进行修复，在不破坏结构特征的前提下直接补锂，优于传统湿法干法工艺修复材料性能同时破坏正极材料结构，提取锂元素的技术。

本项目拟创建公司，建立具备世界先进生产水平理念的退役动力电池废弃电极材料再生修复生产示范工程。公司实行职能部门化组织结构，采用项目负责制度。公司设置运营管理部、财务部、生产制造部、销售事业部、国际贸易部、电子商务与市场支持的职能部门。主营业务为退役动力电池锂材料再生修复。现阶段与上游废旧电池破拆企业达成协议合作或参股合作建立合作关系。