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如何回收廢舊磷酸鐵鋰電池?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年05月23日  

  天津工業大學的XueleiLi等設計了一種綠色環保的回收廢舊磷酸鐵鋰電池的工藝,具體的工藝步驟如下圖所示。該步驟最大的特點是針對磷酸鐵鋰材料的特點實現了低成本、高效和環保回收。從流程圖上我們可以看到,該工藝不僅僅實現了正極LFP材料和負極石墨材料的回收和再生,還對電解液等難以回收的材料進行了回收。

  XueleiLi等首先降廢棄的磷酸鐵鋰電池進行了放電和拆解,殘余的電解液利用低濃度的NaOH進行了處理,根據電解液中溶劑不同的密度、溶解性和沸點等物理特征實現了對DMC、DEC和EC等的分離,溶劑鹽LiPF6則會在水溶液中發生分解,如下式所示,然后可以通過過濾對其進行回收。


  在此過程中分離的正極LFP材料混合一定的Li2CO3后,在Ar/H2氣氛下,在不同的溫度進行熱處理就可以獲得再生的LFP材料。為了確保回收和再生LFP材料能夠擁有良好的性能,XueleiLi分別在600,650,700,750和800攝氏度下進行了LFP再生實驗,并利用扣式半電池進行了性能測試,結果如下表所示。


  從該表中我們可以看到,沒有經過再生處理的LFP材料的容量約為143mAh/g左右,經過650攝氏度處理后的LFP材料的容量有所提升達到147mAh/g,但是其他溫度處理后,LFP材料的容量反而出現了不同程度的下降。


  同時我們也注意到,再生后的材料首次效率要明顯低于沒有再生的LFP材料,這主要是因為再生的LFP中存在雜相造成的,XueleiLi的研究顯示可以通過適當的延長熱處理時間,以提高LFP材料的首次效率。


  在對再生LFP的電化學性能的研究顯示,熱處理可以顯著的提高LFP材料的循環性能(如下圖a所示),同時熱處理還顯著的改善了LFP材料的倍率性能(如下圖b所示)。


  XueleiLi提出的磷酸鐵鋰電池循環再生方法,結合了磷酸鐵鋰材料結構穩定的特點,沒有采用酸處理、回收其中的有價元素等傳統方式,而是對其直接進行了再生處理,利用較低的成本獲得了高性能的再生LFP材料,同時該工藝還實現了對電解液等材料的回收,極大的減少了磷酸鐵鋰電池回收過程中對環境產生的污染。


  隨著大量的磷酸鐵動力電池報廢,進入到回收階段,電池的回收市場降呈現出爆發式的增長,為了避免回收過程中對環境產生二次污染,我們需要采用更加綠色環保的回收方法,XueleiLi的研究為我們提供了有益借鑒。


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