Pembongkaran dan pemulihan baterai lithium besi fosfat

Baterai lithium besi fosfat pensiunan yang tidak memiliki nilai penggunaan kaskade dan baterai setelah penggunaan kaskade akhirnya akan memasuki tahap pembongkaran dan pemulihan. Perbedaan antara baterai lithium besi fosfat dan baterai bahan terner adalah tidak mengandung logam berat, dan pemulihannya terutama Li, P dan Fe. Nilai tambah produk yang dipulihkan rendah, sehingga rute pemulihan berbiaya rendah perlu dikembangkan. Terutama ada dua metode daur ulang: metode api dan metode basah.
Proses pemulihan kebakaran
Metode pemulihan api tradisional umumnya melibatkan pembakaran potongan elektroda pada suhu tinggi, yang membakar karbon dan bahan organik dalam fragmen elektroda. Sisa abu yang tidak dapat dibakar akhirnya disaring untuk mendapatkan bahan serbuk halus yang mengandung logam dan oksida logam. Proses metode ini sederhana, tetapi proses pengolahannya lama dan tingkat pemulihan komprehensif logam mulia rendah. Teknologi pemulihan pirometalurgi yang ditingkatkan melibatkan penghilangan pengikat organik melalui kalsinasi, memisahkan bubuk lithium besi fosfat dari aluminium foil untuk mendapatkan bahan lithium besi fosfat. Kemudian, bahan baku dalam jumlah yang sesuai ditambahkan untuk mendapatkan rasio molar litium, besi, dan fosfor yang diperlukan, dan litium besi fosfat baru disintesis melalui metode keadaan padat suhu tinggi. Menurut perkiraan biaya, daur ulang kering pirometalurgi yang lebih baik dari limbah baterai lithium besi fosfat dapat mencapai keuntungan, tetapi lithium besi fosfat yang baru disiapkan menggunakan proses daur ulang ini memiliki banyak ketidakmurnian dan kinerja yang tidak stabil.
Proses pemulihan basah
Pemulihan basah terutama untuk melarutkan ion logam dalam baterai lithium besi fosfat melalui larutan asam dan alkali, dan selanjutnya mengekstraksi ion logam terlarut dalam bentuk oksida, garam, dll. Dengan presipitasi, adsorpsi, dll. Proses reaksi sebagian besar menggunakan H2SO4 , NaOH, H2O2 dan reagen lainnya. Proses pemulihan basah sederhana, dengan persyaratan peralatan yang rendah, dan cocok untuk produksi skala industri. Ini adalah yang paling banyak dipelajari oleh para sarjana dan juga jalur pengolahan arus utama untuk limbah baterai lithium-ion di China.
Pemulihan basah baterai lithium besi fosfat terutama bergantung pada pemulihan elektroda positif. Saat menggunakan proses basah untuk memulihkan katoda litium besi fosfat, langkah pertama adalah memisahkan pengumpul aluminium foil dari zat aktif katoda. Salah satu caranya adalah dengan menggunakan larutan alkalin untuk melarutkan dan mengumpulkan cairan, sedangkan zat aktif tidak bereaksi dengan larutan alkalin dan dapat diperoleh melalui filtrasi. Metode kedua adalah melarutkan pengikat PVDF dengan pelarut organik untuk memisahkan bahan katoda lithium besi fosfat dari aluminium foil. Aluminium foil digunakan kembali, dan zat aktifnya dapat diolah lebih lanjut. Pelarut organik dapat disuling untuk mencapai daur ulangnya. Dibandingkan dengan kedua metode tersebut, metode kedua lebih ramah lingkungan dan aman. Salah satu cara untuk memulihkan litium besi fosfat dari elektroda positif adalah dengan menghasilkan litium karbonat. Metode daur ulang ini memiliki biaya lebih rendah dan diadopsi oleh sebagian besar perusahaan daur ulang lithium besi fosfat, tetapi komponen utama lithium besi fosfat, besi fosfat (dengan kandungan 95 persen ), tidak didaur ulang, menghasilkan limbah sumber daya.
Metode pemulihan basah yang ideal adalah mengubah bahan katoda litium besi fosfat limbah menjadi garam litium dan besi fosfat, mencapai pemulihan unsur penuh Li, Fe, dan P. Untuk mengubah litium besi fosfat menjadi garam litium dan besi fosfat, oksida besi perlu teroksidasi menjadi besi trivalen, dan lithium tercuci dengan asam atau alkali leaching. Beberapa ahli menggunakan kalsinasi oksidasi untuk memisahkan lembaran aluminium dan litium besi fosfat, yang kemudian dilindi dan dipisahkan dengan asam sulfat untuk mendapatkan besi fosfat mentah. Larutan kemudian diendapkan menjadi litium karbonat menggunakan natrium karbonat untuk menghilangkan pengotor; Filtrat diuapkan dan dikristalisasi untuk mendapatkan produk natrium sulfat anhidrat, yang dijual sebagai produk sampingan; Fosfat besi mentah selanjutnya dimurnikan untuk mendapatkan fosfat besi tingkat baterai, yang dapat digunakan untuk persiapan bahan fosfat besi litium. Proses ini telah berlangsung selama bertahun-tahun