Engineering专栏｜清华大学SIGS李晓岩、林琳等：市政污水磷回收新突破——助力磷酸铁锂电池发展

环境人Environmentor · 公众号 · · 2024-12-31 12:59

正文

全球磷资源短缺问题日益严峻，锂离子电池磷酸铁锂正极材料需求却快速增长。在这一背景下，一项从市政污水中回收磷资源用于制备磷酸铁锂正极材料的研究成果引发关注。该研究由清华大学李晓岩、林琳研究团队完成，第一作者常轶娇。为磷资源循环利用提供了经济可行的方案，相关成果发表于中国工程院院刊《Engineering》。

研究团队创新性地利用市政污水处理过程中的铁基化学除磷污泥，通过高温烧结与酸洗工艺，将富含磷和铁的污泥转化为纯化的磷 - 铁氧化物（Fe _2.1 P _1.0 O _5.6 ）。这些氧化物可替代高达 35% 的磷酸铁试剂，作为前驱体合成碳包覆的磷酸铁锂材料（LiFePO ₄ /C）。实验数据显示，所制备的 LiFePO ₄ /C 材料在 17 mA·g ⁻¹ 的电流密度下，放电比容量达 114.9 mA·h·g ⁻¹ ，100 次循环后容量保持率仍高达 99.2%。研究表明，污泥中 Ca ²⁺ 、Na ⁺ 元素的掺杂提升了 LiFePO ₄ /C 晶体结构的稳定性，进而使其具备优异的循环性能。

与传统磷回收路线不同，该方法能将化学除磷污泥中的磷资源 100% 转化为高附加值的 LiFePO ₄ /C 正极材料。若市政污水中的磷物质全部回收，可满足中国锂离子电池行业 35% 的磷需求。

此研究成果不仅为解决磷资源短缺提供了新思路，还实现了市政污水中磷资源的高效回收与高值化利用，具有显著的经济和环境效益，对推动绿色可持续发展意义重大。未来，随着技术的进一步完善与推广，有望在资源回收利用领域发挥更大作用。

文章信息：

Green and high-yield recovery of phosphorus from municipal wastewater for LiFePO ₄ batteries

市政污水中磷的绿色高效回收及其在磷酸铁锂电池中的应用

作者：

常轶娇，汪旋，赵柏霖，李安婕，吴艺茹，温博华，李炳，李晓岩，林琳

引用：

Green and high-yield recovery of phosphorus from municipal wastewater for LiFePO4 batteries, Yijiao Chang,Xuan Wang,Bolin Zhao,Anjie Li,Yiru Wu,Bohua Wen,Bing Li,Xiao-yan Li,Lin Lin, Engineering, https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.05.018

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https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.05.018

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