磷酸铁锂电池的拆解回收方式有哪些?

2021-11-02 09:17:23 作者:迷途的路人   阅读:128 次  点赞:0 次  鄙视:1 次  收藏:0 次  由 1788ta.cn 收集整理
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退役磷酸铁锂电池中不具备梯次利用价值的电池及梯次利用后的电池最终要进入到拆解回收阶段。磷酸铁锂电池与三元材料电池不同的是,不含重金属,回收主要是Li、P、Fe,回收产物附加值较低,需要开发低成本的回收路线,主要有火法和湿法2种回收方式。

一、火法回收工艺

传统的火法回收一般是高温焚烧电极片,将电极碎片中的碳和有机物燃烧掉,不能被燃烧掉的剩余灰分最终经筛选得到含有金属和金属氧化物的细粉状材料。该法工艺简单,但处理流程长,有价金属综合回收率较低。改进后的火法回收技术是通过煅烧去除有机粘结剂,使磷酸铁锂粉末与铝箔片分离,获得磷酸铁锂材料,之后再在其中加入适量原料以得到所需的锂、铁、磷的摩尔比,经高温固相法合成新的磷酸铁锂。据成本测算,磷酸铁锂废旧电池经改进后的火法干法回收,可实现盈利,但按此回收工艺新制备的磷酸铁锂杂质多,性能不稳定。

二、湿法回收工艺

湿法回收主要是通过酸碱溶液溶解磷酸铁锂电池中的金属离子,进一步利用沉淀、吸附等方式将溶解的金属离子以氧化物、盐等形式提取出来,反应过程中多数使用H2SO4、NaOH和H2O2等试剂。湿法回收工艺简单,设备要求不高,适合工业规模化生产,是学者们研究的最多,也是国内主流的废旧锂离子电池处理路线。

磷酸铁锂电池湿法回收以回收正极为主。采用湿法工艺回收磷酸铁锂正极时,首先要将铝箔集流体与正极活性物质分离。方法之一是釆用碱液溶解集流体,而活性物质不与碱液反应,可以通过过滤获得活性物质。方法之二是用有机溶剂溶解粘结剂PVDF,使磷酸铁锂正极材料与铝箔脱离,铝箔重新利用,活性物质可进行后续的处理,有机溶剂可经过蒸馏处理,实现其循环使用。两种方法相比,第二种更环保安全。正极中磷酸铁锂的回收一种是生成碳酸锂。此种回收方式成本较低,被多数磷酸铁锂回收企业所采纳,但磷酸铁锂的主要成分磷酸铁(含量95%)没有被回收,造成资源浪费。

较理想的湿法回收方式为将废旧磷酸亚铁锂正极材料转化为锂盐和磷酸铁,实现Li、Fe、P的全元素回收。磷酸亚铁锂要想变成锂盐和磷酸铁,需要将亚铁氧化为三价铁,采用酸浸或碱浸将锂浸出。有学者采用氧化煅烧分离出铝片及磷酸铁锂,之后经硫酸浸出、分离得到粗磷酸铁,溶液除杂用碳酸钠沉淀成碳酸锂;滤液蒸发结晶得到无水硫酸钠产品作为副产物出售;粗磷酸铁进一步精制得到电池级磷酸铁,可以用于磷酸铁锂材料的制备。该工艺经过多年的研究,已经相对成熟。

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