磷酸鐵(tiě)锂電(diàn)池的拆解回收
在已淘汰的磷酸鐵锂電池中,沒有梯次利用價值的電池,以及梯次利用後的電池,将進入拆解回收階段。磷酸鐵锂電池不同於三元材料電池,它不含重金屬,回收主要是Li,P, Fe,回收産品附加值低,需要發展低成本回收路線。回收方式以火法和濕法2種爲主。
火法回收工藝
常規的火法回收一般採用高溫焚燒電極片,燒除電極碎片中的碳和有機物,無法燒除的剩餘灰分經篩選得到含金屬及金屬氧化物的細粉狀物質。該方法工藝簡單,但處理時間長,綜合回收率較低,值得推廣應用。改良的火法回收工藝是通過鍛燒去除有機物粘接劑,使磷酸鐵锂粉末與鋁箔片分離,獲得磷酸鐵锂材料,然後将适當原料加入得到所需的锂,鐵,磷的摩爾比,通過高溫固相法合成新型磷酸鐵锂。按照成本計算,磷酸鐵锂廢電池經改進的火法幹法回收,並能實現盈利,但按照該工藝生産的磷酸鐵锂新雜質含量高,性能不穩定。
濕法回收工藝
濕法回收主要是通過酸堿溶液對磷酸鐵锂電池中的金屬離子進行溶解,再用沉澱、吸附等方法,以氧化物、鹽等形式将溶解後的金屬離子提取出來,大多數反應採用H2SO4、 NaOH、H2O2等試劑。濕法回收工藝簡單、設備要求低,且适於工業化、規模化生産,是目前國内外廢舊锂離子電池處理的主流路線。
磷酸鐵锂電池濕法回收以回收正極爲主。用濕法工藝回收磷酸鐵锂正極材料,首先要将正極活性物質與鋁箔集流體分離。其中的一種方法是用堿液中溶解集流體,而活性物質不與堿液反應,可以通過過濾得到活性物質。另外一種方法用有機溶劑溶解粘結劑,使磷酸鐵锂正極材料和鋁箔分離,鋁箔再利用,然後再對活性物質進行後續處理,然後對有機溶劑進行蒸餾,達到回收目的。兩種方法相比,第二個方法更有利於環境安全。正極磷酸鐵锂的回收一種是是生成碳酸锂。這一回收方法成本較低,被大多數磷酸鐵锂回收企業採用,但磷酸鐵锂的主要成分磷酸鐵(95%含量)沒有回收,這造成瞭資源的浪費。
較爲理想的濕法回收方式是将廢磷酸亞鐵锂正極材料轉變成锂鹽、磷酸鐵,實現瞭對 Li、 Fe、 P等全元素的回收。磷酸亞鐵锂要轉化爲锂鹽和磷酸鐵,需要将亞鐵氧化成三價鐵,再用酸浸或堿浸浸出锂。研究人員将鋁片與磷酸鐵锂進行氧化鍛燒分離,然後通過硫酸浸出分離得到粗磷酸鐵,溶液除雜後用碳酸鈉沉澱成碳酸锂,濾液蒸發結晶後得到無水硫酸鈉産品作爲副産物進行銷售;再将粗磷酸鐵精制得到電池級磷酸鐵,可用於磷酸鐵锂制備。經過多年研究該技術已較爲成熟。
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