Αποσυναρμολόγηση και ανάκτηση μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου

Η αποσυρόμενη μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου που δεν έχει την αξία της χρήσης καταρράκτη και οι μπαταρίες μετά την καταρράκτη αξιοποίηση θα μπουν τελικά στο στάδιο της αποσυναρμολόγησης και ανάκτησης. Η διαφορά μεταξύ της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου και της μπαταρίας τριών υλικών είναι ότι δεν περιέχει βαρέα μέταλλα και η ανάκτηση είναι κυρίως Li, P και Fe. Η προστιθέμενη αξία των ανακτημένων προϊόντων είναι χαμηλή, επομένως πρέπει να αναπτυχθεί μια οδός ανάκτησης χαμηλού κόστους. Υπάρχουν κυρίως δύο μέθοδοι ανακύκλωσης: η μέθοδος φωτιάς και η υγρή μέθοδος.
Διαδικασία ανάκτησης πυρκαγιάς
Η παραδοσιακή μέθοδος ανάκτησης πυρκαγιάς περιλαμβάνει γενικά αποτέφρωση τεμαχίων ηλεκτροδίων σε υψηλή θερμοκρασία, η οποία καίει τον άνθρακα και την οργανική ύλη στα θραύσματα του ηλεκτροδίου. Η εναπομείνασα τέφρα που δεν μπορεί να καεί τελικά κοσκινίζεται για να ληφθούν λεπτά υλικά σε σκόνη που περιέχουν μέταλλα και οξείδια μετάλλων. Η διαδικασία αυτής της μεθόδου είναι απλή, αλλά η διαδικασία επεξεργασίας είναι μακρά και ο συνολικός ρυθμός ανάκτησης πολύτιμων μετάλλων χαμηλός. Η βελτιωμένη πυρομεταλλουργική τεχνολογία ανάκτησης περιλαμβάνει την αφαίρεση οργανικών συνδετικών μέσω της φρύξης, τον διαχωρισμό της σκόνης φωσφορικού σιδήρου λιθίου από το φύλλο αλουμινίου για τη λήψη υλικού φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Στη συνέχεια, προστίθεται μια κατάλληλη ποσότητα πρώτης ύλης για να ληφθεί η απαιτούμενη μοριακή αναλογία λιθίου, σιδήρου και φωσφόρου και συντίθεται νέος φωσφορικός σίδηρος λιθίου μέσω της μεθόδου στερεάς κατάστασης υψηλής θερμοκρασίας. Σύμφωνα με την εκτίμηση κόστους, η βελτιωμένη πυρομεταλλουργική ξηρή ανακύκλωση των απορριμμάτων μπαταριών φωσφορικού σιδήρου λιθίου μπορεί να επιτύχει κερδοφορία, αλλά ο πρόσφατα παρασκευασμένος φωσφορικός σίδηρος λιθίου χρησιμοποιώντας αυτή τη διαδικασία ανακύκλωσης έχει πολλές ακαθαρσίες και ασταθή απόδοση.
Διαδικασία υγρής ανάκτησης
Η υγρή ανάκτηση συνίσταται κυρίως στη διάλυση των μεταλλικών ιόντων σε μπαταρία φωσφορικού σιδήρου λιθίου μέσω διαλυμάτων οξέος και αλκαλίου και περαιτέρω εκχύλιση των διαλυμένων μεταλλικών ιόντων με τη μορφή οξειδίων, αλάτων κ.λπ. με καθίζηση, προσρόφηση κ.λπ. Η διαδικασία αντίδρασης χρησιμοποιεί κυρίως H2SO4 , NaOH, H2O2 και άλλα αντιδραστήρια. Η διαδικασία υγρής ανάκτησης είναι απλή, με χαμηλές απαιτήσεις εξοπλισμού και είναι κατάλληλη για παραγωγή βιομηχανικής κλίμακας. Είναι η πιο μελετημένη από τους μελετητές και επίσης η κύρια οδός επεξεργασίας για τα απόβλητα μπαταριών ιόντων λιθίου στην Κίνα.
Η υγρή ανάκτηση της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου εξαρτάται κυρίως από την ανάκτηση του θετικού ηλεκτροδίου. Όταν χρησιμοποιείτε μια υγρή διαδικασία για την ανάκτηση της καθόδου φωσφορικού σιδήρου λιθίου, το πρώτο βήμα είναι να διαχωριστεί ο συλλέκτης φύλλου αλουμινίου από τη δραστική ουσία της καθόδου. Μια μέθοδος είναι η χρήση αλκαλικού διαλύματος για τη διάλυση και τη συλλογή του υγρού, ενώ η δραστική ουσία δεν αντιδρά με το αλκαλικό διάλυμα και μπορεί να ληφθεί μέσω διήθησης. Η δεύτερη μέθοδος είναι η διάλυση του συνδετικού PVDF με έναν οργανικό διαλύτη για να διαχωριστεί το υλικό καθόδου φωσφορικού σιδήρου λιθίου από το φύλλο αλουμινίου. Το φύλλο αλουμινίου επαναχρησιμοποιείται και η δραστική ουσία μπορεί να υποστεί περαιτέρω επεξεργασία. Ο οργανικός διαλύτης μπορεί να αποσταχθεί για να επιτευχθεί η ανακύκλωσή του. Σε σύγκριση με τις δύο μεθόδους, η δεύτερη μέθοδος είναι πιο φιλική προς το περιβάλλον και ασφαλής. Ένας τρόπος για την ανάκτηση του φωσφορικού σιδήρου λιθίου από το θετικό ηλεκτρόδιο είναι η παραγωγή ανθρακικού λιθίου. Αυτή η μέθοδος ανακύκλωσης έχει χαμηλότερο κόστος και υιοθετείται από τις περισσότερες επιχειρήσεις ανακύκλωσης φωσφορικού σιδήρου λιθίου, αλλά το κύριο συστατικό του φωσφορικού σιδήρου λιθίου, ο φωσφορικός σίδηρος (με περιεκτικότητα 95 τοις εκατό), δεν ανακυκλώνεται, με αποτέλεσμα τη σπατάλη πόρων.
Η ιδανική μέθοδος υγρής ανάκτησης είναι η μετατροπή των απορριμμάτων καθόδου φωσφορικού σιδήρου λιθίου σε άλατα λιθίου και φωσφορικό σίδηρο, επιτυγχάνοντας πλήρη ανάκτηση στοιχείων Li, Fe και P. Για τη μετατροπή του φωσφορικού σιδήρου λιθίου σε άλατα λιθίου και φωσφορικό σίδηρο, απαιτείται οξειδώνεται σε τρισθενή σίδηρο και το λίθιο διοχετεύεται με όξινη ή αλκαλική έκπλυση. Μερικοί μελετητές χρησιμοποιούν φρύξη οξείδωσης για να διαχωρίσουν φύλλα αλουμινίου και φωσφορικό σίδηρο λιθίου, τα οποία στη συνέχεια εκπλένονται και διαχωρίζονται με θειικό οξύ για να ληφθεί ο ακατέργαστος φωσφορικός σίδηρος. Το διάλυμα στη συνέχεια κατακρημνίζεται σε ανθρακικό λίθιο χρησιμοποιώντας ανθρακικό νάτριο για απομάκρυνση ακαθαρσιών. Το διήθημα εξατμίζεται και κρυσταλλώνεται για να ληφθεί άνυδρο προϊόν θειικού νατρίου, το οποίο πωλείται ως παραπροϊόν. Ο ακατέργαστος φωσφορικός σίδηρος εξευγενίζεται περαιτέρω για να ληφθεί φωσφορικός σίδηρος ποιότητας μπαταρίας, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή υλικών φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται εδώ και πολλά χρόνια