جداسازی و بازیابی باتری لیتیوم آهن فسفات

باتری لیتیوم فسفات آهن بازنشسته که ارزش استفاده از آبشار را ندارد و باتری های پس از استفاده از آبشار در نهایت وارد مرحله جداسازی و بازیابی می شوند. تفاوت بین باتری فسفات آهن لیتیوم و باتری ماده سه تایی این است که حاوی فلزات سنگین نیست و بازیابی عمدتاً Li، P و Fe است. ارزش افزوده محصولات بازیافتی کم است، بنابراین یک مسیر بازیابی کم هزینه باید ایجاد شود. عمدتاً دو روش بازیافت وجود دارد: روش آتش سوزی و روش مرطوب.
فرآیند بازیابی آتش
روش سنتی بازیابی آتش معمولا شامل سوزاندن قطعات الکترود در دمای بالا است که کربن و مواد آلی موجود در قطعات الکترود را می سوزاند. خاکستر باقی مانده که نمی تواند سوزانده شود در نهایت برای به دست آوردن مواد پودری ریز حاوی فلزات و اکسیدهای فلزی غربال می شود. فرآیند این روش ساده است، اما فرآیند تصفیه طولانی است و میزان بازیابی جامع فلزات با ارزش پایین است. فن آوری بهبود یافته بازیابی پیرومتالورژیکی شامل حذف چسب های آلی از طریق کلسینه کردن، جدا کردن پودر فسفات آهن لیتیوم از فویل آلومینیوم برای به دست آوردن مواد فسفات آهن لیتیوم است. سپس مقدار مناسبی از مواد خام برای بدست آوردن نسبت مولی مورد نیاز لیتیوم، آهن و فسفر اضافه می شود و فسفات آهن لیتیوم جدید به روش حالت جامد در دمای بالا سنتز می شود. با توجه به برآورد هزینه، بازیافت خشک پیرومتالورژیکی ضایعات باتری‌های فسفات آهن لیتیوم می‌تواند به سودآوری دست یابد، اما فسفات آهن لیتیوم تازه تهیه‌شده با استفاده از این فرآیند بازیافت ناخالصی‌های فراوان و عملکرد ناپایدار دارد.
فرآیند بازیابی مرطوب
بازیابی مرطوب عمدتاً برای حل کردن یون‌های فلزی در باتری لیتیوم آهن فسفات از طریق محلول‌های اسیدی و قلیایی و استخراج بیشتر یون‌های فلزی محلول به شکل اکسیدها، نمک‌ها و غیره با رسوب، جذب و غیره است. در فرآیند واکنش بیشتر از H2SO4 استفاده می‌شود. ، NaOH، H2O2 و سایر معرف ها. فرآیند بازیابی مرطوب ساده، با نیاز به تجهیزات کم است و برای تولید در مقیاس صنعتی مناسب است. این مورد بیشترین مطالعه توسط محققان و همچنین مسیر اصلی تصفیه باتری های لیتیوم یون زباله در چین است.
بازیابی مرطوب باتری فسفات آهن لیتیوم عمدتاً به بازیابی الکترود مثبت بستگی دارد. هنگام استفاده از فرآیند مرطوب برای بازیابی کاتد فسفات آهن لیتیوم، اولین قدم جدا کردن کلکتور فویل آلومینیومی از ماده فعال کاتد است. یکی از روش ها استفاده از محلول قلیایی برای حل کردن و جمع آوری سیال است، در حالی که ماده فعال با محلول قلیایی واکنش نمی دهد و می توان آن را از طریق فیلتراسیون به دست آورد. روش دوم این است که بایندر PVDF را با یک حلال آلی حل کنید تا مواد کاتد فسفات آهن لیتیوم را از فویل آلومینیوم جدا کنید. فویل آلومینیوم مجدداً مورد استفاده قرار می گیرد و ماده فعال را می توان بیشتر درمان کرد. حلال آلی را می توان برای دستیابی به بازیافت آن تقطیر کرد. در مقایسه با دو روش، روش دوم سازگارتر با محیط زیست و ایمن تر است. یکی از راه های بازیابی لیتیوم آهن فسفات از الکترود مثبت، تولید کربنات لیتیوم است. این روش بازیافت هزینه کمتری دارد و توسط اکثر شرکت های بازیافت فسفات آهن لیتیوم اتخاذ می شود، اما جزء اصلی فسفات آهن لیتیوم، فسفات آهن (با محتوای 95 درصد) بازیافت نمی شود و در نتیجه باعث هدر رفتن منابع می شود.
روش بازیابی مرطوب ایده‌آل تبدیل مواد کاتد لیتیوم آهن آهن به نمک‌های لیتیوم و فسفات آهن است که به بازیابی کامل عناصر لیتیوم، آهن و فسفر می‌رسد. برای تبدیل لیتیوم آهن فسفات به نمک‌های لیتیوم و فسفات آهن، اکسید آهن باید به آهن سه ظرفیتی اکسید می شود و لیتیوم با شستشوی اسیدی یا قلیایی شسته می شود. برخی از محققان از کلسینه اکسیداسیون برای جداسازی ورقه های آلومینیوم و فسفات آهن لیتیوم استفاده می کنند که سپس شسته شده و توسط اسید سولفوریک برای به دست آوردن فسفات آهن خام جدا می شوند. سپس محلول با استفاده از کربنات سدیم برای حذف ناخالصی به کربنات لیتیوم ته نشین می شود. این فیلتر تبخیر شده و متبلور می شود تا محصول سولفات سدیم بی آب به دست آید که به عنوان یک محصول جانبی فروخته می شود. فسفات آهن خام بیشتر تصفیه می شود تا فسفات آهن با درجه باتری بدست آید که می تواند برای تهیه مواد فسفات آهن لیتیوم استفاده شود. این روند سالهاست ادامه دارد