鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:4670次 | 2018年05月23日
如何回收廢舊磷酸鐵鋰電池?
天津工業(yè)大學(xué)的XueleiLi等設(shè)計(jì)了一種綠色環(huán)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(diǎn)是針對磷酸鐵鋰材料的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了低成本、高效和環(huán)保回收。從流程圖上我們可以看到,該工藝不僅僅實(shí)現(xiàn)了正極LFP材料和負(fù)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(jìn)行了回收。
XueleiLi等首先降廢棄的磷酸鐵鋰電池進(jìn)行了放電和拆解,殘余的電解液利用低濃度的NaOH進(jìn)行了處理,根據(jù)電解液中溶劑不同的密度、溶解性和沸點(diǎn)等物理特征實(shí)現(xiàn)了對DMC、DEC和EC等的分離,溶劑鹽LiPF6則會(huì)在水溶液中發(fā)生分解,如下式所示,然后可以通過過濾對其進(jìn)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(jìn)行熱處理就可以獲得再生的LFP材料。為了確?;厥蘸驮偕鶯FP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(jìn)行了LFP再生實(shí)驗(yàn),并利用扣式半電池進(jìn)行了性能測試,結(jié)果如下表所示。
從該表中我們可以看到,沒有經(jīng)過再生處理的LFP材料的容量約為143mAh/g左右,經(jīng)過650攝氏度處理后的LFP材料的容量有所提升達(dá)到147mAh/g,但是其他溫度處理后,LFP材料的容量反而出現(xiàn)了不同程度的下降。
同時(shí)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?yàn)樵偕腖FP中存在雜相造成的,XueleiLi的研究顯示可以通過適當(dāng)?shù)难娱L熱處理時(shí)間,以提高LFP材料的首次效率。
在對再生LFP的電化學(xué)性能的研究顯示,熱處理可以顯著的提高LFP材料的循環(huán)性能(如下圖a所示),同時(shí)熱處理還顯著的改善了LFP材料的倍率性能(如下圖b所示)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
XueleiLi提出的磷酸鐵鋰電池循環(huán)再生方法,結(jié)合了磷酸鐵鋰材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn),沒有采用酸處理、回收其中的有價(jià)元素等傳統(tǒng)方式,而是對其直接進(jìn)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(shí)該工藝還實(shí)現(xiàn)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(huán)境產(chǎn)生的污染。
隨著大量的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池報(bào)廢,進(jìn)入到回收階段,電池的回收市場降呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長,為了避免回收過程中對環(huán)境產(chǎn)生二次污染,我們需要采用更加綠色環(huán)保的回收方法,XueleiLi的研究為我們提供了有益借鑒。
下一篇:一文看懂鋰電池不一致性的危害