Розбирання та відновлення літій-залізо-фосфатної батареї

Виведена з експлуатації літій-залізо-фосфатна батарея, яка не має значення каскадного використання, і батареї після каскадного використання остаточно перейдуть на стадію розбирання та відновлення. Різниця між літієво-залізо-фосфатною батареєю та батареєю з трикомпонентного матеріалу полягає в тому, що вона не містить важких металів, а відновлюється в основному Li, P і Fe. Додана вартість відновлених продуктів низька, тому необхідно розробити недорогий шлях відновлення. В основному існує два способи переробки: вогневий і мокрий.
Процес ліквідації пожежі
Традиційний метод утилізації від вогню, як правило, включає високотемпературне спалювання шматочків електродів, що спалює вуглець і органічні речовини у фрагментах електродів. Залишок попелу, який не можна спалити, остаточно просівається для отримання дрібних порошкових матеріалів, що містять метали та оксиди металів. Процес цього методу простий, але процес обробки тривалий, а коефіцієнт повного вилучення цінних металів низький. Удосконалена технологія пірометалургійного відновлення передбачає видалення органічних зв’язуючих речовин шляхом прожарювання, відділення порошку фосфату літію заліза від алюмінієвої фольги для отримання матеріалу фосфату літію заліза. Потім додається відповідна кількість сировини для отримання необхідного молярного співвідношення літію, заліза та фосфору, і новий фосфат літію і заліза синтезується за допомогою високотемпературного твердотільного методу. Згідно з оцінкою витрат, покращена пірометалургійна суха переробка відпрацьованих літій-залізо-фосфатних акумуляторів може досягти рентабельності, але щойно отриманий літій-залізо-фосфат, що використовує цей процес переробки, має багато домішок і нестабільну продуктивність.
Вологий процес відновлення
Вологе відновлення в основному полягає в розчиненні іонів металу в літій-залізо-фосфатній батареї через розчини кислоти та лугу та подальшому вилученні розчинених іонів металу у вигляді оксидів, солей тощо шляхом осадження, адсорбції тощо. Процес реакції здебільшого використовує H2SO4 , NaOH, H2O2 та інші реактиви. Процес мокрого відновлення є простим, вимагає невеликих вимог до обладнання та підходить для промислового виробництва. Це найбільш вивчений вченими, а також основний шлях обробки відпрацьованих літій-іонних батарей у Китаї.
Вологе відновлення літій-залізо-фосфатної батареї в основному залежить від відновлення позитивного електрода. При використанні мокрого процесу для відновлення літій-залізо-фосфатного катода першим кроком є ​​відділення колектора з алюмінієвої фольги від активної речовини катода. Одним із методів є використання лужного розчину для розчинення та збору рідини, при цьому активна речовина не реагує з лужним розчином і може бути отримана шляхом фільтрації. Другий метод полягає в розчиненні сполучного PVDF органічним розчинником для відділення літій-залізо-фосфатного катодного матеріалу від алюмінієвої фольги. Алюмінієва фольга використовується повторно, а діючу речовину можна додатково обробляти. Органічний розчинник можна дистилювати для досягнення його повторного використання. У порівнянні з двома методами, другий спосіб більш екологічний і безпечний. Одним із способів відновлення фосфату літію заліза з позитивного електрода є генерація карбонату літію. Цей метод переробки має нижчу вартість і використовується більшістю підприємств з переробки літій-залізофосфату, але основний компонент літій-залізофосфату, фосфат заліза (з вмістом 95 відсотків), не переробляється, що призводить до втрати ресурсів.
Ідеальним мокрим методом відновлення є перетворення відпрацьованих літієвих фосфатних катодних матеріалів на солі літію та фосфат заліза, досягаючи повного відновлення елементів Li, Fe та P. Щоб перетворити фосфат літію на солі літію та фосфат заліза, потрібно оксид заліза. окислюється до тривалентного заліза, а літій вилуговується кислотним або лужним вилуговуванням. Деякі вчені використовують окислювальний прожарювання для відділення алюмінієвих листів і літієвого фосфату заліза, які потім вилуговують і відокремлюють сірчаною кислотою для отримання сирого фосфату заліза. Потім розчин осаджують у карбонат літію, використовуючи карбонат натрію для видалення домішок; Фільтрат випарюють і кристалізують для отримання безводного продукту сульфату натрію, який продається як побічний продукт; Неочищений фосфат заліза додатково очищається для отримання фосфату заліза акумуляторного класу, який можна використовувати для приготування літій-залізо-фосфатних матеріалів. Цей процес триває багато років