Demontage und Rückgewinnung einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie

Die ausgemusterte Lithium-Eisenphosphat-Batterie, die nicht den Wert einer Kaskadennutzung hat, und die Batterien nach der Kaskadennutzung werden schließlich in die Phase der Demontage und Wiederherstellung eintreten. Der Unterschied zwischen Lithium-Eisenphosphat-Batterien und ternären Materialbatterien besteht darin, dass sie keine Schwermetalle enthalten und die Rückgewinnung hauptsächlich aus Li, P und Fe besteht. Der Mehrwert der zurückgewonnenen Produkte ist gering, daher muss ein kostengünstiger Rückgewinnungsweg entwickelt werden. Es gibt hauptsächlich zwei Recyclingmethoden: die Feuermethode und die Nassmethode.
Brandwiederherstellungsprozess
Bei der herkömmlichen Brandrückgewinnungsmethode werden Elektrodenteile im Allgemeinen bei hoher Temperatur verbrannt, wodurch der Kohlenstoff und die organische Substanz in den Elektrodenfragmenten verbrannt werden. Die verbleibende Asche, die nicht verbrannt werden kann, wird schließlich gesiebt, um feine Pulvermaterialien zu erhalten, die Metalle und Metalloxide enthalten. Der Prozess dieser Methode ist einfach, aber der Behandlungsprozess ist langwierig und die umfassende Rückgewinnungsrate wertvoller Metalle ist gering. Die verbesserte pyrometallurgische Rückgewinnungstechnologie umfasst die Entfernung organischer Bindemittel durch Kalzinierung und die Trennung von Lithiumeisenphosphatpulver von Aluminiumfolie, um Lithiumeisenphosphatmaterial zu erhalten. Anschließend wird eine geeignete Menge Rohmaterial hinzugefügt, um das erforderliche Molverhältnis von Lithium, Eisen und Phosphor zu erhalten, und ein neues Lithiumeisenphosphat wird durch ein Hochtemperatur-Festkörperverfahren synthetisiert. Laut Kostenschätzung kann das verbesserte pyrometallurgische Trockenrecycling von Lithium-Eisenphosphat-Altbatterien rentabel sein, aber das mit diesem Recyclingverfahren neu hergestellte Lithiumeisenphosphat weist viele Verunreinigungen und eine instabile Leistung auf.
Nasser Wiederherstellungsprozess
Bei der Nassrückgewinnung geht es hauptsächlich darum, die Metallionen in Lithiumeisenphosphatbatterien durch Säure- und Alkalilösungen aufzulösen und die gelösten Metallionen in Form von Oxiden, Salzen usw. durch Fällung, Adsorption usw. weiter zu extrahieren. Der Reaktionsprozess verwendet hauptsächlich H2SO4 , NaOH, H2O2 und andere Reagenzien. Der Nassrückgewinnungsprozess ist einfach, erfordert geringe Anforderungen an die Ausrüstung und eignet sich für die Produktion im industriellen Maßstab. Es ist die von Wissenschaftlern am häufigsten untersuchte Methode und auch die gängige Behandlungsmethode für Lithium-Ionen-Altbatterien in China.
Die Nassrückgewinnung einer Lithium-Eisenphosphat-Batterie hängt hauptsächlich von der Rückgewinnung der positiven Elektrode ab. Bei der Verwendung eines Nassverfahrens zur Rückgewinnung von Lithium-Eisenphosphat-Kathoden besteht der erste Schritt darin, den Aluminiumfolienkollektor von der aktiven Substanz der Kathode zu trennen. Eine Methode besteht darin, die Flüssigkeit mithilfe einer alkalischen Lösung aufzulösen und zu sammeln, wobei der Wirkstoff nicht mit der alkalischen Lösung reagiert und durch Filtration gewonnen werden kann. Die zweite Methode besteht darin, das Bindemittel PVDF mit einem organischen Lösungsmittel aufzulösen, um das Lithiumeisenphosphat-Kathodenmaterial von der Aluminiumfolie zu trennen. Die Aluminiumfolie wird wiederverwendet und der Wirkstoff kann weiterbehandelt werden. Das organische Lösungsmittel kann zur Wiederverwertung destilliert werden. Im Vergleich zu den beiden Methoden ist die zweite Methode umweltfreundlicher und sicherer. Eine Möglichkeit, Lithiumeisenphosphat aus der positiven Elektrode zurückzugewinnen, ist die Erzeugung von Lithiumcarbonat. Diese Recyclingmethode ist kostengünstiger und wird von den meisten Lithiumeisenphosphat-Recyclingunternehmen übernommen. Der Hauptbestandteil von Lithiumeisenphosphat, Eisenphosphat (mit einem Gehalt von 95 Prozent), wird jedoch nicht recycelt, was zu Ressourcenverschwendung führt.
Die ideale Nassrückgewinnungsmethode besteht darin, überschüssige Kathodenmaterialien aus Lithiumeisenphosphat in Lithiumsalze und Eisenphosphat umzuwandeln und so eine vollständige Elementrückgewinnung von Li, Fe und P zu erreichen. Um Lithiumeisenphosphat in Lithiumsalze und Eisenphosphat umzuwandeln, muss Eisenoxid vorhanden sein zu dreiwertigem Eisen oxidiert und Lithium wird durch Säure- oder Alkalilaugung ausgelaugt. Einige Wissenschaftler verwenden Oxidationskalzinierung, um Aluminiumbleche und Lithiumeisenphosphat zu trennen, die dann ausgelaugt und mit Schwefelsäure abgetrennt werden, um rohes Eisenphosphat zu erhalten. Die Lösung wird dann unter Verwendung von Natriumcarbonat zur Entfernung von Verunreinigungen zu Lithiumcarbonat ausgefällt; Das Filtrat wird eingedampft und kristallisiert, um ein wasserfreies Natriumsulfatprodukt zu erhalten, das als Nebenprodukt verkauft wird; Roheisenphosphat wird weiter raffiniert, um Eisenphosphat in Batteriequalität zu erhalten, das zur Herstellung von Lithiumeisenphosphatmaterialien verwendet werden kann. Dieser Prozess läuft schon seit vielen Jahren