Demontaż i regeneracja baterii litowo-żelazowo-fosforanowej

Wycofany akumulator litowo-żelazowo-fosforanowy, który nie ma wartości utylizacji kaskadowej oraz akumulatory po utylizacji kaskadowej wejdą ostatecznie w fazę demontażu i regeneracji. Różnica między akumulatorem litowo-żelazowo-fosforanowym a akumulatorem trójskładnikowym polega na tym, że nie zawiera on metali ciężkich, a odzysk to głównie Li, P i Fe. Wartość dodana odzyskanych produktów jest niewielka, dlatego należy opracować tani sposób odzyskiwania. Istnieją głównie dwie metody recyklingu: metoda ogniowa i metoda mokra.
Proces odzyskiwania ognia
Tradycyjna metoda odzyskiwania po pożarze obejmuje na ogół spalanie elementów elektrody w wysokiej temperaturze, które spala węgiel i materię organiczną we fragmentach elektrody. Pozostały popiół, którego nie można spalić, jest ostatecznie przesiewany w celu uzyskania materiałów drobnoziarnistych zawierających metale i tlenki metali. Proces tej metody jest prosty, ale proces obróbki jest długi, a kompleksowy wskaźnik odzysku cennych metali jest niski. Udoskonalona technologia odzyskiwania pirometalurgicznego polega na usuwaniu spoiw organicznych poprzez kalcynację, oddzielaniu sproszkowanego fosforanu litowo-żelazowego od folii aluminiowej w celu uzyskania materiału z fosforanu litowo-żelazowego. Następnie dodaje się odpowiednią ilość surowca, aby uzyskać wymagany stosunek molowy litu, żelaza i fosforu, a nowy fosforan litowo-żelazowy jest syntetyzowany metodą wysokotemperaturową w stanie stałym. Zgodnie z szacunkami kosztów ulepszony suchy recykling pirometalurgiczny zużytych akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych może osiągnąć rentowność, ale nowo przygotowany fosforan litowo-żelazowy przy użyciu tego procesu recyklingu ma wiele zanieczyszczeń i niestabilną wydajność.
Proces regeneracji na mokro
Odzysk na mokro polega głównie na rozpuszczeniu jonów metali w akumulatorze litowo-żelazowo-fosforanowym za pomocą roztworów kwasów i zasad, a następnie ekstrakcji rozpuszczonych jonów metali w postaci tlenków, soli itp. przez wytrącanie, adsorpcję itp. Proces reakcji wykorzystuje głównie H2SO4 , NaOH, H2O2 i inne odczynniki. Proces odzyskiwania na mokro jest prosty, wymaga niewielkich urządzeń i nadaje się do produkcji na skalę przemysłową. Jest to najczęściej badana przez naukowców, a także główna droga przetwarzania zużytych baterii litowo-jonowych w Chinach.
Odzyskiwanie na mokro akumulatora litowo-żelazowo-fosforanowego zależy głównie od odzyskiwania elektrody dodatniej. W przypadku stosowania procesu mokrego do odzyskiwania katody fosforanu litowo-żelazowego, pierwszym krokiem jest oddzielenie kolektora z folii aluminiowej od substancji czynnej katody. Jedną z metod jest użycie roztworu alkalicznego do rozpuszczenia i zebrania płynu, przy czym substancja czynna nie reaguje z roztworem alkalicznym i można ją uzyskać poprzez filtrację. Druga metoda polega na rozpuszczeniu spoiwa PVDF w rozpuszczalniku organicznym w celu oddzielenia materiału katody z fosforanu litowo-żelazowego od folii aluminiowej. Folia aluminiowa jest ponownie wykorzystywana, a substancję czynną można poddać dalszej obróbce. Rozpuszczalnik organiczny można destylować w celu jego recyklingu. W porównaniu do dwóch metod, druga metoda jest bardziej przyjazna dla środowiska i bezpieczna. Jednym ze sposobów odzyskania fosforanu litowo-żelazowego z elektrody dodatniej jest wytworzenie węglanu litu. Ta metoda recyklingu ma niższy koszt i jest stosowana przez większość przedsiębiorstw zajmujących się recyklingiem fosforanu litowo-żelazowego, ale główny składnik fosforanu litowo-żelazowego, fosforan żelaza (o zawartości 95 procent), nie jest poddawany recyklingowi, co powoduje marnotrawstwo zasobów.
Idealną metodą odzyskiwania na mokro jest przekształcenie odpadów materiałów katodowych z fosforanu litu i żelaza w sole litu i fosforan żelaza, uzyskując pełny odzysk pierwiastków Li, Fe i P. Aby przekształcić fosforan litu i żelaza w sole litu i fosforan żelaza, tlenek żelaza musi być utlenia się do żelaza trójwartościowego, a lit jest wypłukiwany kwasem lub zasadą. Niektórzy uczeni stosują kalcynację oksydacyjną do oddzielania blach aluminiowych i fosforanu litowo-żelazowego, które są następnie ługowane i rozdzielane kwasem siarkowym w celu uzyskania surowego fosforanu żelaza. Roztwór jest następnie wytrącany do węglanu litu przy użyciu węglanu sodu w celu usunięcia zanieczyszczeń; Przesącz odparowuje się i krystalizuje, otrzymując produkt w postaci bezwodnego siarczanu sodu, który jest sprzedawany jako produkt uboczny; Surowy fosforan żelaza jest dalej rafinowany w celu uzyskania fosforanu żelaza klasy akumulatorowej, który można wykorzystać do przygotowania materiałów z fosforanu litowo-żelazowego. Ten proces trwa od wielu lat