退役的磷酸鐵鋰電池中不具備梯次利用價值的電池及梯次利用後的電池最終要進入到拆解回收階段。磷酸鐵鋰電池與三元材料電池不同的是，不含重金屬，回收主要是Li、P、Fe，回收產物附加值較低，需要開發低成本的回收路線，主要有火法和濕法2種回收方式。
一、火法回收工藝
傳統的火法回收一般是高溫焚燒電極片，將電極碎片中的碳和有機物燃燒掉，不能被燃燒掉的剩餘灰分最終經篩選得到含有金屬和金屬氧化物的細粉狀材料。該法工藝簡單，但處理流程長，有價金屬綜合回收率較低。改進後的火法回收技術是通過煅燒去除有機粘結劑，使磷酸鐵鋰粉末與鋁箔片分離，獲得磷酸鐵鋰材料，之後再在其中加入適量原料以得到所需的鋰、鐵、磷的摩爾比，經高溫固相法合成新的磷酸鐵鋰。據成本測算，磷酸鐵鋰廢舊電池經改進後的火法干法回收，可實現盈利，但按此回收工藝新製備的磷酸鐵鋰雜質多，性能不穩定。
二、濕法回收工藝
濕法回收主要是通過酸鹼溶液溶解磷酸鐵鋰電池中的金屬離子，進一步利用沉澱、吸附等方式將溶解的金屬離子以氧化物、鹽等形式提取出來，反應過程中多數使用H2SO4、NaOH和H2O2等試劑。濕法回收工藝簡單，設備要求不高，適合工業規模化生產，是學者們研究的最多，也是國內主流的廢舊鋰離子電池處理路線。
磷酸鐵鋰電池濕法回收以回收正極為主。採用濕法工藝回收磷酸鐵鋰正極時，首先要將鋁箔集流體與正極活性物質分離。方法之一是釆用鹼液溶解集流體，而活性物質不與鹼液反應，可以通過過濾獲得活性物質。方法之二是用有機溶劑溶解粘結劑PVDF，使磷酸鐵鋰正極材料與鋁箔脫離，鋁箔重新利用，活性物質可進行後續的處理，有機溶劑可經過蒸餾處理，實現其循環使用。兩種方法相比，第二種更環保安全。正極中磷酸鐵鋰的回收一種是生成碳酸鋰。此種回收方式成本較低，被多數磷酸鐵鋰回收企業所採納，但磷酸鐵鋰的主要成分磷酸鐵（含量95%）沒有被回收，造成資源浪費。
較理想的濕法回收方式為將廢舊磷酸亞鐵鋰正極材料轉化為鋰鹽和磷酸鐵，實現Li、Fe、P的全元素回收。磷酸亞鐵鋰要想變成鋰鹽和磷酸鐵，需要將亞鐵氧化為三價鐵，採用酸浸或鹼浸將鋰浸出。有學者採用氧化煅燒分離出鋁片及磷酸鐵鋰，之後經硫酸浸出、分離得到粗磷酸鐵，溶液除雜用碳酸鈉沉澱成碳酸鋰；濾液蒸發結晶得到無水硫酸鈉產品作為副產物出售；粗磷酸鐵進一步精製得到電池級磷酸鐵，可以用於磷酸鐵鋰材料的製備。該工藝經過多年的研究，已經相對成熟。
