西北角·中國甘肅網(wǎng)記者 程健 通訊員 周瑞

　　當新能源汽車駛?cè)肭Ъ胰f戶，當儲能電站遍布隴原大地，一個關(guān)乎產(chǎn)業(yè)未來與生態(tài)安全的命題愈發(fā)緊迫：海量退役電池何去何從？

　　在蘭州理工大學的實驗室里，一支深耕電化學儲能領(lǐng)域近二十年的團隊，以磷基鋰鹽技術(shù)為鑰，打開了退役電池電解液“回收-轉(zhuǎn)化-再利用”的全閉環(huán)通道，不僅破解了傳統(tǒng)鋰電回收高污染、高能耗、低附加值的行業(yè)痛點，更構(gòu)建起“退役-萃取-轉(zhuǎn)化-再生”的綠色循環(huán)體系，讓氟、磷等危險污染物變廢為寶，讓戰(zhàn)略鋰資源實現(xiàn)高效循環(huán)，為我國新能源產(chǎn)業(yè)強鏈、補鏈、延鏈提供了堅實支撐。

　　如今，這項技術(shù)從實驗室走向生產(chǎn)線，在國家“雙碳”戰(zhàn)略與資源安全大局中，寫下了一份創(chuàng)新答卷。

　　時代之問：鋰電退役潮涌 回收困境亟待破局

　　我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)邁入高速發(fā)展期，數(shù)據(jù)勾勒出清晰的產(chǎn)業(yè)脈絡(luò)：2016年，新能源汽車銷量突破50萬輛，2018年首破百萬輛，截至2025年底，全國新能源汽車保有量已達‌4397萬輛‌，占汽車總量的12.01%，其中純電動汽車保有量為3022萬輛，占新能源汽車總量的68.74%，動力電池裝車量穩(wěn)居全球首位。

　　按照乘用車動力電池8年或12萬公里質(zhì)保周期，剛剛過去的2025年成為我國動力電池規(guī)?；艘鄣年P(guān)鍵節(jié)點，預(yù)計全年退役量達近百萬噸，到2030年，這一數(shù)字將突破300萬噸，鋰電池拆解回收市場規(guī)模有望超千億元。

　　然而，龐大的退役體量背后，是不容忽視的環(huán)保壓力與資源挑戰(zhàn)。

　　一塊20克的手機電池可污染1平方公里土地長達50年，數(shù)百公斤重的新能源汽車動力電池，若處置不當，其含有的重金屬、電解液溶質(zhì)、有機溶劑將對土壤、水源造成不可逆破壞。

　　傳統(tǒng)回收工藝多采用火法、濕法等路徑，450℃以上高溫會導(dǎo)致電解液分解，釋放氟化物等有毒廢氣，不僅帶來二次污染，更造成資源浪費。與此同時，我國鋰資源對外依存度較高，退役電池中蘊含的大量鋰、磷、氟等戰(zhàn)略資源，若不能高效回收利用，將制約新能源產(chǎn)業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展。

　　“傳統(tǒng)電解液溶質(zhì)六氟磷酸鋰熱穩(wěn)定性差、安全隱患突出，且易水解產(chǎn)生氫氟酸，既影響電池性能，又威脅生態(tài)環(huán)境。”蘭州理工大學石油化工學院院長、電化學儲能技術(shù)與工程團隊帶頭人、博士生導(dǎo)師李世友坦言，團隊最初聚焦磷基鋰鹽研發(fā)，正是瞄準傳統(tǒng)鋰鹽的性能短板與環(huán)保隱患。

　　隨著退役電池潮來臨，團隊迅速調(diào)整研究方向，將前期鋰鹽合成技術(shù)與退役電池回收需求相結(jié)合，在國家自然科學基金、甘肅省科技重大專項等項目支持下，踏上了“磷基鋰鹽技術(shù)閉環(huán)革新”的攻堅之路。

　　這支組建于2008年的科研團隊，由9位核心教師與40余名碩博研究生組成，多年來緊扣“雙碳”戰(zhàn)略與產(chǎn)業(yè)安全需求，主攻鋰/鈉離子電池關(guān)鍵材料、新型鋰鹽與電解液、電池失效分析及修復(fù)技術(shù)。

　　團隊分工明確、協(xié)同高效：李世友深耕鋰鹽合成與產(chǎn)業(yè)化研究，把握技術(shù)總體方向；碩士研究生導(dǎo)師趙冬妮聚焦電池回收與高值化轉(zhuǎn)化，攻克工藝難題；碩士研究生導(dǎo)師王鵬負責電化學測試與失效機制分析，提供理論支撐。

　　經(jīng)過多年積淀，團隊具備了從基礎(chǔ)研究到工程化應(yīng)用的全鏈條創(chuàng)新能力。

　　科研攻堅：突破技術(shù)壁壘 閉環(huán)路徑逐步成型

　　技術(shù)創(chuàng)新從來不是一帆風順，跨學科、跨領(lǐng)域的磷基鋰鹽閉環(huán)技術(shù)，面臨機理研究、工藝優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)適配等多重挑戰(zhàn)。

　　團隊成員坦言，研發(fā)過程中最大的難點，并非單一技術(shù)環(huán)節(jié)突破，而是機理構(gòu)建、工藝驗證、規(guī)?；糯蟮南到y(tǒng)性難題，實驗室成果與工業(yè)生產(chǎn)的耦合適配，更是決定技術(shù)能否落地的關(guān)鍵。

　　退役電池電解液回收，是閉環(huán)技術(shù)的第一道關(guān)卡。傳統(tǒng)高溫處理、超臨界萃取等技術(shù)，或存在高污染、高能耗，或設(shè)備要求嚴苛、成本高昂，難以大規(guī)模推廣。

　　團隊潛心攻關(guān)，研發(fā)出以四氟乙烷為主溶劑的無毒、不燃、低沸點亞臨界浸取體系，在15—40℃、0.6—0.8MPa的溫和條件下，通過低溫萃取實現(xiàn)電解液高效分離。

　　“這項技術(shù)核心優(yōu)勢在于全程低溫、惰性萃取，溫度遠低于六氟磷酸鋰熱解溫度與電解液沸點，不破壞正負極材料、銅鋁箔等組分理化特性，實現(xiàn)了電解液與固體組分的無損分離。”趙冬妮介紹，與傳統(tǒng)火法相比，該技術(shù)徹底避免高溫廢氣污染，能耗大幅降低，與超臨界二氧化碳萃取相比，操作壓力更低，設(shè)備投入減少，對電解液成分選擇性更強，為后續(xù)高值化轉(zhuǎn)化奠定基礎(chǔ)。

　　電解液成功回收后，如何將普通六氟磷酸鋰轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品，成為技術(shù)突破的核心。

　　團隊依托自主研發(fā)專利，創(chuàng)新采用轉(zhuǎn)化工藝，將回收電解液中的六氟磷酸鋰與自制中間體雙（三甲基硅）草酸酯按特定比例混合，在一定溫度的密封干燥條件下反應(yīng)數(shù)小時，精準轉(zhuǎn)化為二氟草酸磷酸鋰等氟代磷基鋰鹽，產(chǎn)物純度高達99%以上，產(chǎn)品價值從約17萬元/噸提升至70萬元/噸，實現(xiàn)了資源價值的跨越式增長。

　　研發(fā)過程中，氟、磷污染物管控是必須守住的環(huán)保底線。團隊通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，將易水解的氟、磷元素穩(wěn)定結(jié)合在高附加值鋰鹽分子中，從源頭阻斷有害物排放。同時，全程密閉反應(yīng)，副產(chǎn)物可循環(huán)利用，未反應(yīng)物留存體系內(nèi)，配合干燥裝置嚴格控制水分，實現(xiàn)氟、磷污染物“零外泄”。

　　數(shù)據(jù)顯示，該技術(shù)每處理1噸退役鋰電池，可減少氟及氟化物排放0.012噸，按2025年82萬噸退役量計算，全年可減排氟化物9480噸，減排效率較傳統(tǒng)工藝提升80%—95%，徹底實現(xiàn)從“末端治理”到“源頭控制”的綠色轉(zhuǎn)型。

　　面對機理模糊、放大困難等瓶頸，團隊堅持“機理—工藝—裝備”一體化協(xié)同攻關(guān)，借助量子化學虛擬篩選、熱力學參數(shù)優(yōu)化等手段，優(yōu)選轉(zhuǎn)化劑與工藝參數(shù)。同時，主動對接企業(yè)需求，針對工業(yè)生產(chǎn)中熱量分布不均、物料混合不充分等問題，優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定生產(chǎn)指標。

　　團隊2003年起開展鋰鹽合成研究，2010年承擔國家自然科學基金項目，二十年深耕積累的理論與工程經(jīng)驗，為此次技術(shù)突破提供了堅實支撐。

　　產(chǎn)學研用：技術(shù)落地生根 產(chǎn)業(yè)賦能成效顯著

　　科研成果只有走出實驗室，才能真正釋放價值。蘭州理工大學磷基鋰鹽閉環(huán)技術(shù)，通過“產(chǎn)學研用”協(xié)同模式，成功在甘肅電氣裝備集團生物科技工程有限公司、金川公司等企業(yè)轉(zhuǎn)化應(yīng)用，構(gòu)建起“實驗室小試—40L中試—噸級批生產(chǎn)—千噸級產(chǎn)線”的完整產(chǎn)業(yè)化路徑。

　　如今，合作模式已然清晰高效：蘭州理工大學負責技術(shù)研發(fā)與專利支撐，授權(quán)發(fā)明專利“廢舊鋰離子電池回收電解液制備氟代草酸磷酸鹽的方法”等19項核心專利，覆蓋回收、轉(zhuǎn)化、再生全流程；相關(guān)企業(yè)作為產(chǎn)業(yè)化主體，負責建設(shè)規(guī)?；a(chǎn)線，推進技術(shù)工程化落地。

　　可以說，團隊以企業(yè)實際需求反向優(yōu)化工藝，根據(jù)原料特性調(diào)整溶劑回收、脫水預(yù)處理等參數(shù)，確保了技術(shù)適配工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)了節(jié)能、減排、降本多重目標。

　　2022年，合作企業(yè)累計處理磷酸鐵鋰電池1130噸、三元鋰電池24.6噸，電解液平均回收率達98.11%，溶劑損耗僅1.96公斤/噸電池，回收電解液組分穩(wěn)定，成功制備出純度99.2%的二氟草酸磷酸鋰。

　　企業(yè)反饋，該技術(shù)無需高溫能耗，溶劑損耗極低，氟磷污染物源頭管控，生產(chǎn)成本顯著降低，環(huán)保效益與經(jīng)濟效益雙豐收。

　　轉(zhuǎn)化后的氟代磷基鋰鹽作為電解液添加劑，僅需添加0.5%—1.0%，即可在電池正/負極表面形成穩(wěn)定界面膜，抑制副反應(yīng)、減少產(chǎn)氣，提升電池在高電壓、高低溫等極端工況下的循環(huán)穩(wěn)定性與安全性，能量密度提升5%，性能優(yōu)于傳統(tǒng)添加劑，為動力電池與儲能電池品質(zhì)升級提供支撐。

　　規(guī)?；瘧?yīng)用的同時，團隊也清晰認識到行業(yè)現(xiàn)存問題：退役電池運輸存儲中水泡放電等不規(guī)范操作，導(dǎo)致原料含水率超標、電解液受損；全鏈條數(shù)字化監(jiān)管體系有待完善，回收渠道規(guī)范化程度不足。

　　對此，團隊負責人李世友表示，未來將持續(xù)優(yōu)化工藝，適配復(fù)雜原料工況，同時積極建言獻策，推動退役電池回收全流程標準化、綠色化。

　　目前，團隊正與金川金科資源循環(huán)科技有限公司深化合作，與寧德時代、比亞迪、浙江大象等行業(yè)頭部企業(yè)開展技術(shù)交流，計劃將技術(shù)拓展至過期電解液高值化、電池檢測修復(fù)、全組分回收等領(lǐng)域，進一步擴大應(yīng)用版圖，賦能新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

　　使命擔當：閉環(huán)革新利國利民科技護航綠色未來

　　從實驗室的精密反應(yīng)，到生產(chǎn)線的穩(wěn)定運行，蘭州理工大學磷基鋰鹽技術(shù)閉環(huán)革新，不僅是一項工藝突破，更是我國退役鋰電池綠色回收的路徑創(chuàng)新。

　　所謂“閉環(huán)”，即實現(xiàn)磷元素從退役電池電解液回收，到高值化氟代磷基鋰鹽轉(zhuǎn)化，再到新電池電解液再生的全流程循環(huán)，覆蓋“回收—轉(zhuǎn)化—利用”每一環(huán)節(jié)，讓資源永不浪費，讓污染無處遁形。

　　從破解單一技術(shù)難題，到構(gòu)建全鏈條資源閉環(huán)，電化學儲能技術(shù)與工程團隊以磷基鋰鹽閉環(huán)革新技術(shù)，為退役鋰電池綠色高效回收提供了“蘭理工方案”。

　　站在產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度，這項技術(shù)意義深遠：它破解了我國鋰資源短缺的瓶頸，通過內(nèi)部循環(huán)提升戰(zhàn)略資源自主可控率，筑牢新能源產(chǎn)業(yè)資源安全防線；它延伸了鋰電產(chǎn)業(yè)鏈條，將普通鋰鹽轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品，推動產(chǎn)業(yè)向高端化、綠色化轉(zhuǎn)型。

　　針對行業(yè)發(fā)展，團隊還提出四點建議：加快智能化拆解技術(shù)研發(fā)，提升回收效率與安全性；加大鋰資源高效回收技術(shù)投入，實現(xiàn)戰(zhàn)略資源“循環(huán)盡用”；推進電極材料、電解液、集流體全組分回收，杜絕資源浪費；打造西部“風光基地+回收園區(qū)”耦合模式，以綠電支撐綠色回收，形成可復(fù)制的全國示范。

　　如今，電化學儲能技術(shù)與工程團隊立足甘肅、放眼全國，聚焦新能源產(chǎn)業(yè)需求，培養(yǎng)兼具理論功底與實踐能力的碩博人才，鼓勵學生將個人成長與國家命運結(jié)合，通過學術(shù)交流、校企實踐等方式，打造高素質(zhì)科研梯隊。

　　“保障戰(zhàn)略資源安全，推進綠色發(fā)展，守護‘鋰’想藍天，是我們的使命與擔當。”負責人李世友的話語，道出了整個團隊的初心與堅守。

　　這項扎根隴原、面向全國的原創(chuàng)成果，不僅為退役鋰電池綠色高效回收提供了“蘭理工方案”，更以資源循環(huán)、綠色低碳、安全可控的核心優(yōu)勢，可以助力我國新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，在踐行“雙碳”目標、守護“鋰”想藍天的征程中，彰顯了新時代科技工作者的使命與擔當。

　　而這群科研工作者，正在隴原大地上以技術(shù)為筆、以創(chuàng)新為墨，在退役電池綠色回收的賽道上篤定前行，用一項項硬核成果，為新能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入持久動力，為生態(tài)環(huán)境保護與“雙碳”目標實現(xiàn)貢獻堅實力量。