廢舊電動車電池「浴火重生」：加州大學聖地牙哥分校突破回收技術，LFP升級為高能量密度材料

電動車電池危機迎來突破契機

隨著全球電動車產銷量攀升，面臨退役的鋰離子電池數量也急速增加。如何高效、環保地回收處理這些廢舊電池，已成為產業內迫在眉睫的課題。加州大學聖地牙哥分校（UC San Diego）研究團隊近日公開一項突破性技術，不僅能回收廢舊電池，更能將其「升級改造」為性能更優異的材料——將磷酸鐵鋰（LFP）電池升級為磷酸錳鐵鋰（LMFP），成果已發表於頂級學術期刊《Joule》。

這項創新最關鍵之處在於改變了電池回收思維。傳統方法多半將廢舊電池分解至原始材料，再重新製造；而UC San Diego的新製程則直接將現有正極材料升級為更優質的化學組成，既提升電池性能，又大幅降低能耗與環境負荷。

LFP電池回收需求爆發

LFP電池由於不需昂貴的鈷、鎳等金屬，成本遠低於其他鋰離子電池種類，目前已佔全球鋰離子電池市場近50%。儘管LFP的能量密度相對較低，但其卓越的安全性與超長循環壽命（可達5000~10000次充放電），使其成為電動車和大型儲能系統的首選。

隨著大批LFP電池陸續進入報廢期，回收處理成為全球能源與環保部門的核心議題。然而，目前大多數回收方法仰賴高溫焙燒或強酸、強鹼浸出，不僅耗能巨大，還產生大量有毒廢液與排放。

環保升級製程的核心創新

UC San Diego團隊的做法完全不同。研究第一作者、鄭晨（Zheng Chen）實驗室博士後研究員李威（Wei Li）指出：「傳統方法對環境並不友善，耗費大量能源，並產生許多廢棄物與排放。"

新製程首先拆開電池包，取出內部緊密捲繞的正負極結構層（俗稱「果凍捲」，jelly roll）。研究人員將其裁切成薄片，浸泡於水中並輕柔震盪，即可將正極塗層從鋁箔上分離——鋁箔也能另外回收利用。分離後的正極材料經乾燥與研磨，形成黑色細粉。

「中間體化學」破解結構不相容難題

升級的關鍵在於加入鋰鹽、錳鹽與磷酸鹽。但問題隨之而來：新加入的化學物質與原始LFP的晶體結構並不相容。直接混合會導致原子分布不均，最終電化學性能反而下降。

團隊巧妙地使用了「中間體策略」。他們先製備磷酸錳鋰（LMP）——一種與LFP結構相似的化合物——再與粉末細磨後加熱。在加熱過程中，LMP首先生成並與LFP均勻混合，錳原子逐漸取代鐵原子位置，最終形成均勻的LMFP晶體。同時，每個顆粒表面也會形成一層薄碳層，既提升導電性，也在充放電循環中保護材料。

鄭晨表示：「這就是令人興奮的化學反應發生的關鍵步驟。"

測試成功，商業化前景明朗

升級後的LMFP材料能儲存更多能量，同時保留LFP的耐用性與安全性。研究人員使用來自不同製造商的廢舊LFP電池進行測試，並將製程規模擴大至公斤級別。

回收材料在小型實驗室鈕扣電池與軟包電池（pouch cell）中均表現優異——軟包電池的結構與實際電動車及大型儲能系統所用電池相近，這一關鍵驗證大幅提高了技術的商業化可信度。

團隊目前計畫進一步優化製程效率、提高材料回收率，並改善材料組成與結構以提升性能，為大規模商業化回收做準備。