Baterai lithium iron phosphate adalah baterai lithium ion yang menggunakan lithium iron phosphate (LiFePO4) sebagai bahan elektroda positif dan karbon sebagai bahan elektroda negatif.
Selama proses pengisian, beberapa ion litium dalam fosfat besi litium diekstraksi, dipindahkan ke elektroda negatif melalui elektrolit, dan disematkan dalam bahan karbon elektroda negatif; pada saat yang sama, elektron dilepaskan dari elektroda positif dan mencapai elektroda negatif dari sirkuit eksternal untuk menjaga keseimbangan reaksi kimia. Selama proses pelepasan, ion lithium keluar dari elektroda negatif dan mencapai elektroda positif melalui elektrolit. Pada saat yang sama, elektroda negatif melepaskan elektron dan mencapai elektroda positif dari sirkuit eksternal untuk menyediakan energi bagi dunia luar.
Nama Cina:
Nama asing: Baterai Lithium besi fosfat
Singkatan: LIFEPO4
Elektroda positif: lithium besi fosfat
Elektroda Negatif: Karbon (Grafit)
Nilai tegangan: pengisian 3.2V
Tegangan pemutus: 3.6V ~ 3.65V
Keuntungan: tegangan kerja tinggi, kepadatan energi tinggi, siklus hidup panjang, kinerja keselamatan yang baik, tingkat self-discharge rendah, tidak ada efek memori
Pengantar baterai lithium besi fosfat
Dalam struktur kristal LiFePO4, atom oksigen tersusun dalam susunan heksagonal rapat.
Oktahedra PO43-tetrahedra dan FeO6 membentuk kerangka spasial kristal, Li dan Fe menempati rongga oktahedral, sedangkan P menempati rongga tetrahedral, di mana Fe menempati posisi berbagi sudut dari oktahedra dan Li menempati posisi berbagi tepi dari oktahedra. Oktahedral FeO6 terhubung satu sama lain pada bidang bc kristal, dan struktur oktahedral LiO6 pada arah sumbu b terhubung satu sama lain menjadi struktur seperti rantai. 1 oktahedron FeO6 berbagi tepi dengan 2 oktahedron LiO6 dan 1 PO43-tetrahedron.
Karena diskontinuitas jaringan oktahedral berbagi tepi FeO6, konduksi elektronik tidak dapat terbentuk; pada saat yang sama, PO43-tetrahedron membatasi perubahan volume kisi, yang mempengaruhi deinterkalasi dan difusi elektron Li+, menghasilkan konduktivitas elektronik dan difusi ion bahan katoda LiFePO4. Sangat tidak efisien.
Kapasitas spesifik teoritis baterai LiFePO4 tinggi (sekitar 170mAh/g), dan platform pelepasannya adalah 3.4V. Li+ dideinterkalasi bolak-balik antara elektroda positif dan negatif untuk mewujudkan muatan dan pelepasan. Selama pengisian, reaksi oksidasi terjadi, Li+ bermigrasi dari elektroda positif, dan tertanam di elektroda negatif melalui elektrolit. Besi berubah dari Fe2+ menjadi Fe3+, dan terjadilah reaksi oksidasi.
Karakteristik struktural baterai lithium besi fosfat
Sisi kiri baterai lithium besi fosfat adalah elektroda positif yang terdiri dari bahan LiFePO4 berstruktur olivin, yang dihubungkan ke elektroda positif baterai dengan aluminium foil. Di sebelah kanan adalah elektroda negatif baterai yang terdiri dari karbon (grafit), yang dihubungkan ke elektroda negatif baterai dengan foil tembaga. Di tengah adalah pemisah polimer, yang memisahkan elektroda positif dan negatif, di mana ion lithium bisa lewat tetapi elektron tidak bisa. Bagian dalam baterai diisi dengan elektrolit, dan baterai tertutup rapat oleh selubung logam.
Reaksi charge-discharge baterai lithium iron phosphate dilakukan antara dua fase LiFePO4 dan FePO4. Selama proses pengisian, LiFePO4 secara bertahap dipisahkan dari ion litium membentuk FePO4, dan selama proses pengosongan, ion litium terinterkalasi menjadi FePO4 membentuk LiFePO4.
Prinsip pengisian dan pengosongan baterai lithium besi fosfat
Ketika baterai diisi, ion lithium bermigrasi dari kristal besi fosfat lithium ke permukaan kristal, memasuki elektrolit di bawah aksi gaya medan listrik, kemudian melewati pemisah, dan kemudian bermigrasi ke permukaan kristal grafit melalui elektrolit, dan kemudian tertanam dalam kisi grafit.
Pada saat yang sama, elektron mengalir ke kolektor aluminium foil dari elektroda positif melalui konduktor, mengalir ke kolektor foil tembaga dari elektroda negatif baterai melalui tab, kutub positif baterai, sirkuit eksternal, kutub negatif dan kutub negatif, dan kemudian mengalir ke kutub negatif grafit melalui konduktor. , sehingga muatan elektroda negatif mencapai keseimbangan. Setelah ion litium dideinterkalasi dari fosfat besi litium, fosfat besi litium diubah menjadi fosfat besi.
Ketika baterai habis, ion lithium dideinterkalasi dari kristal grafit, masukkan elektrolit, dan kemudian melewati pemisah, bermigrasi ke permukaan kristal besi fosfat lithium melalui elektrolit, dan kemudian masukkan kembali ke dalam kisi lithium besi fosfat.
Pada saat yang sama, elektron mengalir ke kolektor foil tembaga dari elektroda negatif melalui konduktor, dan mengalir ke kolektor aluminium foil dari elektroda positif baterai melalui tab, kutub negatif baterai, sirkuit eksternal, kutub positif dan kutub positif, dan kemudian mengalir ke fosfat besi melalui konduktor. Elektroda positif lithium menyeimbangkan muatan elektroda positif. Setelah ion litium diinterkalasi ke dalam kristal besi fosfat, besi fosfat diubah menjadi litium besi fosfat.
Fitur baterai LiFePO4
kepadatan energi yang lebih tinggi
Menurut laporan, kepadatan energi baterai lithium besi fosfat cangkang aluminium persegi yang diproduksi secara massal pada tahun 2018 adalah sekitar 160Wh/kg. Pada tahun 2019, beberapa produsen baterai yang sangat baik mungkin dapat mencapai level 175-180Wh/kg. Teknologi dan kapasitas chip dibuat lebih besar, atau bisa mencapai 185Wh/kg.
kinerja keselamatan yang baik
Kinerja elektrokimia bahan katoda baterai lithium besi fosfat relatif stabil, yang menentukan bahwa ia memiliki platform pengisian dan pengosongan yang stabil. Oleh karena itu, struktur baterai tidak akan berubah selama proses pengisian dan pengosongan, dan tidak akan terbakar dan meledak. Itu masih sangat aman dalam kondisi khusus seperti pengisian, pemerasan, dan akupunktur.
siklus hidup yang panjang
Siklus hidup 1C baterai lithium besi fosfat umumnya mencapai 2,000 kali, atau bahkan lebih dari 3,500 kali, sedangkan pasar penyimpanan energi membutuhkan lebih dari 4,000-5,000 kali, memastikan masa pakai 8-10 tahun, yang lebih tinggi dari 1,000 siklus dari baterai terner. Siklus hidup baterai timbal-asam yang tahan lama adalah sekitar 300 kali.
Sintesis LiFePO4
Proses sintesis lithium besi fosfat pada dasarnya telah disempurnakan, dan terutama dibagi menjadi metode fase padat dan metode fase cair. Diantaranya, metode reaksi fase padat suhu tinggi adalah yang paling umum digunakan, dan beberapa peneliti menggabungkan metode sintesis gelombang mikro dalam metode fase padat dan metode sintesis hidrotermal dalam metode fase cair—metode hidrotermal gelombang mikro.
Selain itu, metode sintesis lithium besi fosfat juga mencakup metode bionik, metode pengeringan pendinginan, metode pengeringan emulsifikasi, metode deposisi laser berdenyut, dll. Dengan memilih metode yang berbeda, mensintesis produk dengan ukuran partikel kecil dan kinerja dispersi yang baik dapat secara efektif mempersingkat difusi. jalur Li+ , area kontak antara dua fase meningkat, dan laju difusi Li+ meningkat.
Aplikasi industri baterai lithium besi fosfat
Penerapan industri kendaraan energi baru
“Rencana Pengembangan Industri Kendaraan Energi Baru dan Hemat Energi” Tiongkok mengusulkan bahwa “tujuan keseluruhan dari pengembangan kendaraan energi baru adalah: pada tahun 2020, produksi kumulatif dan penjualan kendaraan energi baru akan mencapai 5 juta unit, dan skala energi- penghematan dan industri kendaraan energi baru akan menjadi yang terdepan di dunia.” . Baterai lithium besi fosfat banyak digunakan di mobil penumpang, mobil penumpang, kendaraan logistik, kendaraan listrik berkecepatan rendah, dll. Karena keunggulan keamanan yang baik dan biaya rendah. Dipengaruhi oleh kebijakan, baterai terner menempati posisi dominan dengan keunggulan kepadatan energi, tetapi baterai lithium besi fosfat masih menempati keunggulan yang tak tergantikan di mobil penumpang, kendaraan logistik, dan bidang lainnya. Di bidang mobil penumpang, baterai lithium besi fosfat menyumbang sekitar 76%, 81%, 78% dari batch 5, 6, dan 7 dari "Katalog Model yang Direkomendasikan untuk Promosi dan Penerapan Kendaraan Energi Baru" (selanjutnya disebut sebagai “Katalog”) pada tahun 2018. %, masih mempertahankan arus utama. Di bidang kendaraan khusus, baterai lithium besi fosfat masing-masing menyumbang sekitar 30%, 32%, dan 40% dari batch "Katalog" ke-5, ke-6, dan ke-7 pada tahun 2018, dan proporsi aplikasi secara bertahap meningkat. .
Yang Yusheng, seorang akademisi dari Akademi Teknik China, percaya bahwa penggunaan baterai lithium besi fosfat di pasar kendaraan listrik jarak jauh tidak hanya dapat meningkatkan keamanan kendaraan, tetapi juga mendukung pemasaran kendaraan listrik jarak jauh, menghilangkan jarak tempuh, keamanan, harga, dan biaya kendaraan listrik murni. Kekhawatiran tentang pengisian daya, masalah baterai berikutnya, dll. Selama periode 2007 hingga 2013, banyak perusahaan mobil telah meluncurkan proyek kendaraan listrik murni jarak jauh.
Mulai aplikasi dengan daya
Selain karakteristik baterai lithium daya, baterai lithium iron phosphate starter juga memiliki kemampuan untuk menghasilkan daya tinggi secara instan. Baterai timbal-asam tradisional digantikan oleh baterai lithium daya dengan energi kurang dari satu kilowatt jam, dan motor starter dan generator tradisional digantikan oleh motor BSG. , tidak hanya memiliki fungsi idling start-stop, tetapi juga memiliki fungsi mematikan mesin dan meluncur, meluncur dan pemulihan energi pengereman, booster akselerasi dan jelajah listrik.
Aplikasi di pasar penyimpanan energi
Baterai LiFePO4 memiliki serangkaian keunggulan unik seperti tegangan kerja tinggi, kepadatan energi tinggi, siklus hidup panjang, tingkat self-discharge rendah, tidak ada efek memori, perlindungan lingkungan hijau, dll., dan mendukung ekspansi tanpa langkah, cocok untuk listrik skala besar. penyimpanan energi, di pembangkit listrik energi terbarukan memiliki prospek aplikasi yang baik di bidang koneksi jaringan aman pembangkit listrik, regulasi puncak jaringan listrik, pembangkit listrik terdistribusi, catu daya UPS, dan sistem catu daya darurat.
Menurut laporan penyimpanan energi terbaru yang baru-baru ini dirilis oleh GTM Research, sebuah organisasi riset pasar internasional, penerapan proyek penyimpanan energi sisi-grid di China pada tahun 2018 terus meningkatkan konsumsi baterai lithium besi fosfat.
Dengan munculnya pasar penyimpanan energi, dalam beberapa tahun terakhir, beberapa perusahaan baterai listrik telah menyebarkan bisnis penyimpanan energi untuk membuka pasar aplikasi baru untuk baterai lithium besi fosfat. Di satu sisi, karena karakteristik umur panjang, penggunaan yang aman, kapasitas besar, dan perlindungan lingkungan hijau, lithium besi fosfat dapat ditransfer ke bidang penyimpanan energi, yang akan memperpanjang rantai nilai dan mempromosikan pembentukan model bisnis baru. Di sisi lain, sistem penyimpanan energi yang mendukung baterai lithium iron phosphate telah menjadi pilihan utama di pasar. Menurut laporan, baterai lithium besi fosfat telah dicoba untuk digunakan dalam bus listrik, truk listrik, pengaturan frekuensi sisi pengguna dan sisi jaringan.
1. Sambungan jaringan yang aman dari pembangkit listrik energi terbarukan seperti pembangkit listrik tenaga angin dan pembangkit listrik fotovoltaik. Keacakan yang melekat, intermiten dan volatilitas pembangkit tenaga angin menentukan bahwa pembangunan skala besar pasti akan memiliki dampak yang signifikan pada operasi yang aman dari sistem tenaga. Dengan pesatnya perkembangan industri tenaga angin, terutama sebagian besar ladang angin di negara saya adalah “pembangunan terpusat skala besar dan transmisi jarak jauh”, pembangkit listrik yang terhubung ke jaringan dari ladang angin skala besar menimbulkan tantangan berat bagi operasi dan kontrol jaringan listrik besar.
Pembangkit listrik fotovoltaik dipengaruhi oleh suhu lingkungan, intensitas cahaya matahari dan kondisi cuaca, dan pembangkit listrik fotovoltaik menyajikan karakteristik fluktuasi acak. negara saya menyajikan tren perkembangan "pembangunan terdesentralisasi, akses tegangan rendah di lokasi" dan "pengembangan skala besar, akses tegangan menengah dan tinggi", yang mengedepankan persyaratan yang lebih tinggi untuk regulasi puncak jaringan listrik dan pengoperasian sistem tenaga yang aman.
Oleh karena itu, produk penyimpanan energi berkapasitas besar telah menjadi faktor kunci dalam menyelesaikan kontradiksi antara pembangkit listrik tenaga listrik dan energi terbarukan. Sistem penyimpanan energi baterai lithium besi fosfat memiliki karakteristik konversi cepat dari kondisi kerja, mode operasi yang fleksibel, efisiensi tinggi, keamanan dan perlindungan lingkungan, dan skalabilitas yang kuat. Masalah kontrol tegangan lokal, meningkatkan keandalan pembangkit listrik energi terbarukan dan meningkatkan kualitas daya, sehingga energi terbarukan dapat menjadi catu daya yang berkelanjutan dan stabil. [2]
Dengan perluasan kapasitas dan skala yang berkelanjutan, dan kematangan teknologi terintegrasi yang berkelanjutan, biaya sistem penyimpanan energi akan semakin berkurang. Setelah uji keamanan dan keandalan jangka panjang, sistem penyimpanan energi baterai lithium besi fosfat diharapkan dapat digunakan dalam energi terbarukan seperti tenaga angin dan pembangkit listrik fotovoltaik. Ini telah banyak digunakan dalam koneksi jaringan yang aman dari pembangkit energi dan peningkatan kualitas daya.
2. Regulasi puncak jaringan listrik. Sarana utama pengaturan puncak jaringan listrik selalu dipompa pembangkit listrik penyimpanan. Karena pembangkit listrik penyimpanan yang dipompa perlu membangun dua reservoir, reservoir atas dan bawah, yang sangat dibatasi oleh kondisi geografis, tidak mudah untuk membangun di area dataran, dan areanya luas serta biaya perawatannya tinggi. Penggunaan sistem penyimpanan energi baterai lithium besi fosfat untuk menggantikan pembangkit listrik penyimpanan yang dipompa, untuk mengatasi beban puncak jaringan listrik, tidak dibatasi oleh kondisi geografis, pemilihan lokasi gratis, investasi lebih sedikit, pendudukan lahan lebih sedikit, biaya perawatan rendah, akan memainkan peran penting dalam proses pengaturan puncak jaringan listrik.
3. Pembangkit listrik terdistribusi.
Karena cacat dari jaringan listrik besar itu sendiri, sulit untuk menjamin persyaratan kualitas, efisiensi, keamanan dan keandalan catu daya. Untuk unit dan perusahaan penting, catu daya ganda atau bahkan catu daya ganda sering kali diperlukan sebagai cadangan dan perlindungan. Sistem penyimpanan energi baterai lithium iron phosphate dapat mengurangi atau menghindari pemadaman listrik yang disebabkan oleh kegagalan jaringan listrik dan berbagai kejadian tak terduga, dan memastikan catu daya yang aman dan andal di rumah sakit, bank, pusat komando dan kendali, pusat pemrosesan data, industri bahan kimia dan presisi industri manufaktur. Berperan penting.
catu daya 4UPS. Perkembangan ekonomi China yang terus-menerus dan cepat telah menyebabkan desentralisasi kebutuhan pengguna catu daya UPS, yang telah menyebabkan lebih banyak industri dan lebih banyak perusahaan memiliki permintaan pasokan daya UPS yang berkelanjutan.
Dibandingkan dengan baterai timbal-asam, baterai lithium besi fosfat memiliki keunggulan siklus hidup yang panjang, keamanan dan stabilitas, perlindungan lingkungan hijau, dan tingkat self-discharge yang rendah. akan digunakan secara luas.
Aplikasi di bidang lain
Baterai lithium besi fosfat juga banyak digunakan di bidang militer karena siklus hidup yang baik, keamanan, kinerja suhu rendah dan keuntungan lainnya. Pada 10 Oktober 2018, sebuah perusahaan baterai di Shandong membuat penampilan yang kuat di Pameran Pencapaian Inovasi Teknologi Integrasi Militer-Sipil Qingdao yang pertama, dan memamerkan produk-produk militer termasuk -45℃ baterai suhu ultra-rendah militer.
Sistem penyimpanan energi baterai lithium besi fosfat
Baterai LiFePO4 memiliki serangkaian keunggulan unik seperti tegangan kerja tinggi, kepadatan energi tinggi, siklus hidup panjang, perlindungan lingkungan hijau, dll., Dan mendukung ekspansi tanpa langkah, dan dapat digunakan untuk penyimpanan energi listrik skala besar setelah membentuk penyimpanan energi sistem. Sistem penyimpanan energi baterai lithium besi fosfat terdiri dari baterai lithium besi fosfat, sistem manajemen baterai (BMS), perangkat konverter (penyearah, inverter), sistem pemantauan pusat, dan transformator.
Pada tahap pengisian, catu daya intermiten atau jaringan listrik mengisi sistem penyimpanan energi, dan arus bolak-balik disearahkan menjadi arus searah melalui penyearah untuk mengisi modul baterai penyimpanan energi dan menyimpan energi; pada tahap pemakaian, sistem penyimpanan energi dibuang ke jaringan listrik atau beban, dan modul baterai penyimpanan energi Daya DC inverter diubah menjadi daya AC melalui inverter, dan output inverter dikendalikan oleh sistem pemantauan pusat , yang dapat memberikan output daya yang stabil ke jaringan atau beban.
Pemanfaatan eselon baterai lithium besi fosfat
Secara umum, baterai lithium besi fosfat yang sudah pensiun dari kendaraan listrik masih memiliki hampir 80% kapasitas yang tersisa, dan masih ada 20% kapasitas dari batas bawah 60% kapasitas yang sepenuhnya dihapus, yang dapat digunakan pada saat-saat dengan kapasitas lebih rendah. kebutuhan daya daripada mobil, seperti kendaraan listrik berkecepatan rendah, stasiun pangkalan Komunikasi, dll., untuk mewujudkan pemanfaatan kaskade baterai limbah. Baterai lithium besi fosfat pensiun dari mobil masih memiliki nilai pemanfaatan yang tinggi. Proses pemanfaatan kaskade baterai daya adalah sebagai berikut: perusahaan mendaur ulang baterai yang sudah tidak terpakai – pembongkaran – pengujian dan penilaian – penyortiran berdasarkan kapasitas – penataan ulang modul baterai. Pada tingkat persiapan baterai, kepadatan energi sisa dari baterai lithium besi fosfat limbah dapat mencapai 60 ~ 90Wh / kg, dan masa pakai daur ulang dapat mencapai 400 ~ 1000 kali. Dengan peningkatan tingkat persiapan baterai, masa pakai daur ulang dapat lebih ditingkatkan. Dibandingkan dengan baterai timbal-asam dengan masa pakai 45Wh/kg dan masa pakai sekitar 500 kali, baterai lithium besi fosfat limbah masih memiliki keunggulan kinerja. Selain itu, biaya baterai lithium besi fosfat limbah rendah, hanya 4000~10000 yuan/t, yang sangat ekonomis.
Karakteristik daur ulang baterai lithium besi fosfat
Pertumbuhan cepat dan skrap besar
Sejak perkembangan industri kendaraan listrik, Cina telah menjadi pasar konsumen terbesar di dunia untuk lithium iron phosphate. Apalagi dari tahun 2012 hingga 2013, tingkat pertumbuhannya hampir 200%. Pada tahun 2013, volume penjualan lithium iron phosphate di China sekitar 5797t, terhitung lebih dari 50% dari penjualan global.
Pada tahun 2014, 75% bahan katoda besi fosfat lithium dijual ke China. Kehidupan teoritis baterai lithium besi fosfat adalah 7 sampai 8 tahun (dihitung dalam 7 tahun). Diperkirakan sekitar 9400t lithium besi fosfat akan dibuang pada tahun 2021. Jika sejumlah besar limbah tidak ditangani, itu tidak hanya akan membawa pencemaran lingkungan, tetapi juga pemborosan energi dan kerugian ekonomi.
Kerugian yang signifikan
LiPF6, karbonat organik, tembaga dan zat kimia lainnya yang terkandung dalam baterai lithium besi fosfat terdaftar dalam daftar limbah berbahaya nasional. LiPF6 sangat korosif dan mudah terurai untuk menghasilkan HF jika kontak dengan air; pelarut organik dan produk dekomposisi dan hidrolisisnya akan menyebabkan pencemaran serius terhadap atmosfer, air, tanah, dan merusak ekosistem; logam berat seperti tembaga menumpuk di lingkungan, dan akhirnya Manusia dirugikan melalui rantai biologis; sekali fosfor memasuki danau dan badan air lainnya, sangat mudah menyebabkan eutrofikasi badan air. Dapat dilihat bahwa jika baterai lithium besi fosfat yang dibuang tidak didaur ulang, akan menyebabkan kerusakan besar pada lingkungan dan kesehatan manusia.
Teknologi daur ulang belum matang
Data yang ada menunjukkan bahwa daur ulang limbah baterai lithium besi fosfat dibagi menjadi dua jenis: satu untuk memulihkan logam, dan yang lainnya untuk meregenerasi bahan katoda besi lithium fosfat.
(1) Pemulihan basah lithium dan besi
Jenis proses ini terutama untuk memulihkan lithium. Karena lithium besi fosfat tidak mengandung logam mulia, proses pemulihan lithium cobaltate dimodifikasi. Pertama, baterai lithium besi fosfat dibongkar untuk mendapatkan bahan elektroda positif, yang dihancurkan dan diayak untuk mendapatkan bubuk; kemudian larutan alkali ditambahkan ke bubuk untuk melarutkan aluminium dan aluminium oksida, dan disaring untuk mendapatkan residu filter yang mengandung litium, besi, dll.; residu filter digunakan Larutan campuran asam sulfat dan hidrogen peroksida (bahan pereduksi) dilindi untuk mendapatkan larutan pelindian; menambahkan alkali untuk mengendapkan besi hidroksida, dan penyaringan untuk mendapatkan filtrat; membakar besi hidroksida untuk mendapatkan besi oksida; akhirnya menyesuaikan nilai pH larutan pelindian (5.0 ~ 8.0), penyaringan Filtrat diperoleh dari larutan pelindian, dan natrium karbonat padat ditambahkan ke konsentrat dan mengkristal untuk mendapatkan litium karbonat.
(2) Regenerasi lithium besi fosfat
Pemulihan tunggal elemen tertentu membuat manfaat ekonomi dari pemulihan lithium besi fosfat tanpa logam mulia relatif rendah. Oleh karena itu, regenerasi fase padat lithium besi fosfat terutama digunakan untuk mengolah limbah baterai lithium besi fosfat. Proses ini memiliki manfaat pemulihan yang tinggi dan tingkat pemanfaatan sumber daya yang komprehensif.
Pertama, baterai lithium besi fosfat dibongkar untuk mendapatkan bahan elektroda positif, yang dihancurkan dan diayak untuk mendapatkan bubuk; setelah itu, sisa grafit dan pengikat dihilangkan dengan perlakuan panas, dan kemudian larutan alkali ditambahkan ke bubuk untuk melarutkan aluminium dan aluminium oksida; Filter residu yang mengandung litium, besi, dll., analisis rasio molar besi, litium, dan fosfor dalam residu filter, tambahkan sumber besi, sumber litium, dan sumber fosfor, sesuaikan rasio molar besi, litium, dan fosfor menjadi 1:1: 1; tambahkan sumber karbon, Setelah penggilingan bola, bahan katoda besi fosfat lithium baru diperoleh dengan kalsinasi dalam atmosfer inert.
Sistem daur ulang yang tidak lengkap
Rencana nasional “863”, rencana “973” dan rencana pengembangan industri teknologi tinggi “Kesebelas Lima Tahun” semuanya mengklasifikasikan baterai lithium besi fosfat sebagai area pendukung utama, tetapi persyaratan teknis produksi baterai relatif ketat, menghasilkan harga baterai yang tinggi . Pada sepeda motor listrik dan sejumlah kecil mobil. Oleh karena itu, baterai daya kendaraan belum dibuang dalam jumlah besar, dan sistem daur ulang baterai daya kendaraan yang sistematis dan profesional belum ditetapkan. Sistem daur ulang yang ada memiliki masalah tertentu, dan efisiensi daur ulangnya rendah.
Masalah ini terutama disebabkan oleh aspek-aspek berikut:
(1) Lebih sedikit jumlah yang dapat didaur ulang
Banyaknya baterai bekas berserakan di tangan masyarakat, namun masyarakat tidak memiliki tempat untuk menaruhnya, sehingga dibuang bersama dengan limbah rumah tangga, sehingga limbah baterai yang diperoleh dari perorangan hampir nol, dan sebagian besar dari baterai daur ulang diproduksi dalam proses produksi perusahaan Scrap atau bahan lama dalam stok, jumlah baterai daya besar pulih bahkan lebih sedikit.
(2) Sistem daur ulangnya tidak sempurna
Sebuah sistem yang didedikasikan untuk mendaur ulang baterai belum didirikan di Cina, dan ini terutama merupakan kumpulan bengkel kecil yang ekstensif. negara saya adalah produsen dan konsumen utama baterai lithium-ion, tetapi karena populasinya yang besar, kepemilikan baterai per kapita relatif kecil. Untuk waktu yang lama, perusahaan daur ulang tidak mendaur ulang baterai lithium-ion individual yang tidak memiliki nilai daur ulang.
(3) Hambatan masuk yang tinggi
Jika suatu perusahaan ingin mendaur ulang dan membuang baterai bekas, ia harus mengajukan izin usaha limbah berbahaya sesuai dengan “Undang-Undang Perlindungan Lingkungan Republik Rakyat Tiongkok” dan “Tindakan Administratif untuk Izin Pengalaman Limbah Berbahaya”. Sebaliknya, banyaknya perusahaan skala kecil dan teknologi rendah menyebabkan masalah bahwa baterai tidak dapat dikumpulkan secara terpusat.
(4) Biaya pemulihan tinggi
Sejumlah besar bahan lithium besi fosfat digunakan dalam elektroda positif baterai penyimpanan daya atau energi, dan permintaannya jauh lebih besar daripada baterai kecil biasa. Mendaur ulangnya memiliki nilai sosial yang tinggi, tetapi biaya daur ulangnya tinggi, dan baterai lithium besi fosfat tidak mengandung Logam berharga dengan nilai ekonomi rendah.
(5) Lemahnya kesadaran akan daur ulang
Untuk waktu yang lama, ada sedikit publisitas dan pendidikan tentang daur ulang baterai bekas di negara saya, yang mengakibatkan kurangnya pemahaman mendalam warga tentang bahaya polusi baterai bekas, dan tidak ada kesadaran akan daur ulang secara sadar.
Membongkar dan mendaur ulang baterai lithium besi fosfat
Baterai yang tidak memiliki nilai pemanfaatan kaskade pada baterai lithium besi fosfat pensiunan dan baterai setelah pemanfaatan kaskade pada akhirnya akan memasuki tahap pembongkaran dan daur ulang. Perbedaan antara baterai lithium besi fosfat dan baterai bahan terner adalah tidak mengandung logam berat, dan pemulihannya terutama Li, P, dan Fe. Nilai tambah dari produk yang dipulihkan rendah, dan rute pemulihan berbiaya rendah perlu dikembangkan. Pada dasarnya ada dua metode daur ulang: metode api dan metode basah.
Proses pemulihan kebakaran
Pemulihan api tradisional umumnya pembakaran lembaran elektroda suhu tinggi, yang membakar karbon dan bahan organik dalam fragmen elektroda, dan abu yang tersisa yang tidak dapat dibakar akhirnya disaring untuk mendapatkan bahan bubuk halus yang mengandung logam dan oksida logam. Proses metode ini sederhana, tetapi proses perawatannya lama dan tingkat pemulihan komprehensif logam berharga rendah. Teknologi pemulihan api yang ditingkatkan menghilangkan pengikat organik melalui kalsinasi, memisahkan bubuk lithium besi fosfat dari aluminium foil, dan memperoleh bahan lithium besi fosfat, dan kemudian menambahkan jumlah bahan baku yang sesuai untuk mendapatkan lithium, besi, dan fosfor yang dibutuhkan. . Rasio molar, lithium besi fosfat baru disintesis dengan metode fase padat suhu tinggi. Menurut perkiraan biaya, daur ulang piro-kering limbah baterai lithium besi fosfat yang lebih baik dapat menguntungkan, tetapi lithium besi fosfat yang baru disiapkan menurut proses daur ulang ini memiliki banyak kotoran dan kinerja yang tidak stabil.
Proses daur ulang basah
Pemulihan basah terutama untuk melarutkan ion logam dalam baterai lithium besi fosfat melalui larutan asam-basa, dan selanjutnya menggunakan pengendapan, adsorpsi, dll. untuk mengekstrak ion logam terlarut dalam bentuk oksida dan garam. Sebagian besar proses reaksi menggunakan H2SO4, NaOH dan Reagen seperti H2O2. Proses daur ulang basah sederhana, persyaratan peralatan tidak tinggi, dan cocok untuk produksi skala industri.
Daur ulang basah baterai lithium besi fosfat terutama didasarkan pada daur ulang elektroda positif. Ketika elektroda positif lithium besi fosfat diperoleh kembali dengan proses basah, kolektor arus aluminium foil harus dipisahkan dari bahan aktif elektroda positif terlebih dahulu. Salah satu caranya adalah dengan menggunakan alkali untuk melarutkan pengumpul arus, dan bahan aktif tidak bereaksi dengan alkali, dan bahan aktif dapat diperoleh dengan penyaringan. Metode kedua adalah melarutkan pengikat PVDF dengan pelarut organik, sehingga bahan elektroda positif lithium besi fosfat dipisahkan dari aluminium foil, aluminium foil digunakan kembali, bahan aktif dapat dikenai perlakuan selanjutnya, dan pelarut organik dapat disuling untuk mewujudkan daur ulangnya. Dibandingkan dengan kedua cara tersebut, cara kedua ini lebih ramah lingkungan dan aman. Salah satu recovery lithium besi fosfat pada elektroda positif adalah dengan menghasilkan lithium karbonat. Metode daur ulang ini memiliki biaya rendah dan diadopsi oleh sebagian besar perusahaan daur ulang fosfat besi lithium. Namun, besi fosfat (kandungan 95%), komponen utama lithium besi fosfat, belum didaur ulang, mengakibatkan pemborosan sumber daya.
Metode pemulihan basah yang ideal adalah mengubah limbah bahan katoda besi lithium fosfat menjadi garam litium dan fosfat besi untuk mencapai pemulihan elemen penuh dari Li, Fe, dan P. Untuk mengubah litium ferro fosfat menjadi garam litium dan besi fosfat, besi perlu besi untuk dioksidasi menjadi besi ferri, dan litium dilindi dengan pelindian asam atau pelindian alkali. Beberapa ahli menggunakan kalsinasi oksidatif untuk memisahkan serpihan aluminium dan litium besi fosfat, dan kemudian pencucian dan pemisahan dengan asam sulfat untuk mendapatkan besi fosfat mentah, dan larutan didekontaminasi dengan natrium karbonat untuk mengendap menjadi litium karbonat; filtratnya diuapkan dan dikristalkan untuk mendapatkan produk natrium sulfat anhidrat dan dijual sebagai produk sampingan; Besi fosfat mentah dimurnikan lebih lanjut untuk mendapatkan besi fosfat tingkat baterai, yang dapat digunakan untuk pembuatan bahan fosfat besi litium. Proses ini telah relatif matang setelah bertahun-tahun penelitian.
Baterai Pemanasan Sendiri Keheng
100AH 12V Pemanasan Suhu Rendah Aktifkan
Rangkaian Produk Keheng New Energy
Baterai Escooter/ebike
Baterai LiFePO12 24V / 4V
Pembangkit listrik portabel
Sistem penyimpanan energi ESS
BATERAI DEEP CYCLE Dengan BMS lifepo4 Lithium Battery）
Baterai LiFePO24 Siklus Dalam 60V 4AH Suhu Rendah
