인산철 리튬 전지는 인산철리튬(LiFePO4)을 양극재로, 탄소를 음극재로 하는 리튬이온전지이다.
충전 과정에서 리튬 철 인산염의 리튬 이온 중 일부가 추출되어 전해질을 통해 음극으로 전달되고 음극 탄소 재료에 매립됩니다. 동시에 전자는 양극에서 방출되고 외부 회로에서 음극에 도달하여 화학 반응의 균형을 유지합니다. 방전 과정에서 리튬 이온은 음극에서 나와 전해질을 통해 양극에 도달합니다. 동시에 음극은 전자를 방출하고 외부 회로에서 양극에 도달하여 외부 세계에 에너지를 제공합니다.
중국어 이름: 磷酸铁锂电池
외국 이름: 리튬 철 인산염 배터리
약어: LIFEPO4
양극: 인산철 리튬
음극: 탄소(흑연)
정격 전압: 3.2V 충전
차단 전압: 3.6V~3.65V
장점: 높은 작동 전압, 높은 에너지 밀도, 긴 수명, 우수한 안전 성능, 낮은 자가 방전율, 메모리 효과 없음
리튬 인산철 배터리 소개
LiFePO4의 결정 구조에서 산소 원자는 육각형 밀집 배열로 배열됩니다.
PO43-사면체와 FeO6 팔면체는 결정의 공간적 골격을 구성하고, Li와 Fe는 팔면체 공극을 차지하고, P는 사면체 공극을 차지하며, 여기서 Fe는 팔면체의 모서리 공유 위치를, Li는 모서리 공유 위치를 차지합니다. 팔면체의. FeO6 팔면체는 결정의 bc면에서 서로 연결되어 있고, LiO6 팔면체 구조는 b축 방향으로 서로 연결되어 사슬형 구조로 되어 있다. FeO1 팔면체 6개는 LiO2 팔면체 6개 및 PO1-사면체 43개와 모서리를 공유합니다.
FeO6 에지 공유 팔면체 네트워크의 불연속성으로 인해 전자 전도가 형성될 수 없습니다. 동시에, PO43-사면체는 격자의 체적 변화를 제한하여 Li+의 디인터칼레이션 및 전자 확산에 영향을 미치고 결과적으로 LiFePO4 캐소드 재료의 전자 전도도 및 이온 확산을 초래합니다. 매우 비효율적입니다.
LiFePO4 배터리의 이론 용량은 높고(약 170mAh/g) 방전 플랫폼은 3.4V입니다. Li+는 양극과 음극 사이에서 앞뒤로 디인터칼레이션되어 충방전을 실현합니다. 충전 중에는 산화 반응이 일어나 Li+가 양극에서 이동하여 전해질을 통해 음극에 매립됩니다. 철은 Fe2+에서 Fe3+로 변하고 산화반응이 일어난다.
리튬 인산철 전지의 구조적 특성
리튬 철 인산염 배터리의 왼쪽은 감람석 구조의 LiFePO4 물질로 구성된 양극으로, 알루미늄 호일로 배터리의 양극에 연결됩니다. 오른쪽은 탄소(흑연)로 구성된 배터리의 음극으로, 배터리의 음극과 동박으로 연결되어 있습니다. 중간에 리튬 이온은 통과하지만 전자는 통과할 수 없는 양극과 음극을 분리하는 폴리머 분리기가 있습니다. 배터리 내부는 전해질로 채워져 있으며 배터리는 금속 케이스로 밀봉되어 있습니다.
리튬 인산철 배터리의 충방전 반응은 LiFePO4와 FePO4의 두 단계 사이에서 수행됩니다. 충전 과정에서 LiFePO4가 리튬 이온에서 점차적으로 분리되어 FePO4를 형성하고, 방전 과정에서 리튬 이온이 FePO4에 삽입되어 LiFePO4를 형성합니다.
리튬 인산철 배터리의 충방전 원리
배터리가 충전되면 리튬 이온은 리튬 철 인산염 결정에서 결정 표면으로 이동하고 전계력의 작용하에 전해질에 들어간 다음 분리막을 통과한 다음 흑연 결정 표면으로 이동합니다. 전해질을 넣은 다음 흑연 격자에 삽입합니다.
동시에 전자는 도체를 통해 양극의 알루미늄 호일 집전체로 흐르고 탭, 배터리의 양극, 외부 회로, 음극과 음극, 그리고 도체를 통해 흑연 음극으로 흐릅니다. , 음극의 전하가 균형에 도달하도록. 인산철리튬에서 리튬 이온이 디인터칼레이션된 후, 인산철리튬은 인산철로 전환된다.
배터리가 방전되면 리튬 이온이 흑연 결정에서 디인터칼레이션되어 전해질로 들어간 다음 분리막을 통과하여 전해질을 통해 리튬 철 인산염 결정의 표면으로 이동한 다음 다시 격자의 격자로 삽입됩니다. 인산철리튬.
동시에 전자는 도체를 통해 음극의 동박 집전체로 흐르고, 탭, 배터리의 음극, 외부회로를 통해 배터리 양극의 알루미늄박 집전체로 흐른다. 양극과 양극, 그리고 나서 도체를 통해 인산철로 흐릅니다. 리튬 양극은 양극의 전하 균형을 유지합니다. 리튬 이온이 인산철 결정에 삽입된 후 인산철은 인산철리튬으로 전환된다.
LiFePO4 배터리의 특징
더 높은 에너지 밀도
보고서에 따르면 2018년에 양산된 각형 알루미늄 쉘 리튬 철 인산염 배터리의 에너지 밀도는 약 160Wh/kg입니다. 2019년에는 일부 우수한 배터리 제조업체가 175-180Wh/kg 수준을 달성할 수 있습니다. 칩 기술과 용량을 더 크게 하거나 185Wh/kg을 달성할 수 있다.
좋은 안전 성능
리튬 철 인산염 배터리의 양극 재료의 전기 화학적 성능은 비교적 안정적이며 안정적인 충전 및 방전 플랫폼이 있음을 결정합니다. 따라서 배터리의 구조는 충방전 과정에서 변하지 않으며 타거나 폭발하지 않습니다. 충전, 짜기, 침술과 같은 특수한 조건에서도 여전히 매우 안전합니다.
긴 사이클 수명
리튬 철 인산염 배터리의 1C 사이클 수명은 일반적으로 2,000배 또는 3,500배 이상에 도달하는 반면 에너지 저장 시장은 4,000-5,000회 이상을 요구하여 8-10년의 서비스 수명을 보장하며 1,000사이클보다 높습니다. 삼원 배터리의. 장수명 납축전지의 사이클 수명은 약 300배입니다.
LiFePO4의 합성
인산철리튬의 합성공정은 기본적으로 완성되었으며, 크게 고상법과 액상법으로 구분된다. 그 중 고온고상반응법이 가장 일반적으로 사용되며, 일부 연구자들은 고상법의 마이크로파 합성법과 액상법인 마이크로파 열수법의 수열합성법을 결합하고 있다.
또한, 인산철리튬의 합성방법에는 바이오닉법, 냉각건조법, 유화건조법, 펄스레이저증착법 등이 있습니다. 다양한 방법을 선택함으로써 입자크기가 작고 분산성능이 좋은 제품을 합성하면 확산을 효과적으로 단축시킬 수 있습니다. Li+의 경로에 따라 두 상 사이의 접촉 면적이 증가하고 Li+의 확산 속도가 증가합니다.
리튬 인산철 배터리의 산업적 응용
신에너지 자동차 산업의 응용
중국의 "에너지 절약 및 신에너지 자동차 산업 발전 계획"은 "신에너지 자동차 개발의 전체 목표는 2020년까지 신에너지 자동차의 누적 생산 및 판매가 5만 대에 도달하고 에너지 자동차의 규모가 절약과 신에너지 자동차 산업이 세계의 최전선이 될 것입니다.” . 리튬인산철 전지는 안전성이 우수하고 비용이 저렴하기 때문에 승용차, 승용차, 물류차량, 저속 전기차 등에 널리 사용되고 있다. 정책의 영향을 받아 삼원 전지는 에너지 밀도의 이점으로 지배적 인 위치를 차지하지만 리튬 철 인산염 전지는 여전히 승용차, 물류 차량 및 기타 분야에서 대체 할 수없는 이점을 차지하고 있습니다. 승용차 분야에서 인산철리튬전지는 '신에너지자동차 보급·적용 권장모델 카탈로그' 76·81·78차 물량 중 약 5%, 6%, 7%를 차지했다. 2018. %, 여전히 주류를 유지하고 있습니다. 특수 차량 분야에서 리튬 철 인산염 배터리는 30 년 "카탈로그"의 32, 40 및 5 배치 중 각각 약 6 %, 7 % 및 2018 %를 차지했으며 적용 비율이 점차 증가했습니다. .
중국 공과대학의 학자인 Yang Yusheng은 장거리 전기 자동차 시장에서 인산철 리튬 배터리를 사용하면 차량의 안전성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 장거리 전기 자동차의 시장화를 지원할 수 있다고 믿습니다. 순수 전기 자동차의 주행 거리, 안전성, 가격 및 비용을 제거합니다. 충전, 후속 배터리 문제 등에 대한 불안. 2007년부터 2013년까지 많은 자동차 회사에서 장거리 순수 전기 자동차 프로젝트를 시작했습니다.
전원에서 응용 프로그램 시작
전원 리튬 배터리의 특성 외에도 스타터 리튬 철 인산염 배터리는 순간적으로 높은 전력을 출력하는 기능도 있습니다. 기존의 납산 배터리는 에너지가 XNUMXkWh 미만인 전원 리튬 배터리로 대체되고 기존의 스타터 모터와 발전기는 BSG 모터로 대체됩니다. , 공회전 시작-정지 기능뿐만 아니라 엔진 정지 및 코스팅, 코스팅 및 제동 에너지 회수, 가속 부스터 및 전기 크루즈 기능도 있습니다.
에너지 저장 시장의 애플리케이션
LiFePO4 배터리는 높은 작동 전압, 높은 에너지 밀도, 긴 사이클 수명, 낮은 자체 방전율, 메모리 효과 없음, 녹색 환경 보호 등과 같은 일련의 고유한 장점을 가지고 있으며 대규모 전기에 적합한 무단 확장을 지원합니다. 에너지 저장, 재생 가능 에너지 발전소는 발전의 안전한 그리드 연결, 전력 그리드 피크 조절, 분산 발전소, UPS 전원 공급 장치 및 비상 전원 공급 시스템 분야에서 좋은 응용 전망을 가지고 있습니다.
국제 시장 조사 기관인 GTM Research에서 최근 발표한 최신 에너지 저장 보고서에 따르면 2018년 중국에서 그리드 측 에너지 저장 프로젝트의 적용으로 인산철 리튬 배터리의 소비가 계속 증가했습니다.
에너지 저장 시장의 부상으로 최근 몇 년 동안 일부 전력 배터리 회사는 리튬 철 인산염 배터리의 새로운 응용 시장을 열기 위해 에너지 저장 사업을 전개했습니다. 한편으로, 초장수명, 안전한 사용, 대용량 및 녹색 환경 보호의 특성으로 인해 인산철 리튬은 에너지 저장 분야로 이전될 수 있으며, 이는 가치 사슬을 확장하고 설립을 촉진할 것입니다. 새로운 비즈니스 모델. 한편, 리튬 인산철 배터리를 지원하는 에너지 저장 시스템은 시장에서 주류 선택이 되었습니다. 보고서에 따르면 리튬 철 인산염 배터리는 전기 버스, 전기 트럭, 사용자 측 및 그리드 측 주파수 조절에 사용하려고 시도했습니다.
1. 풍력발전, 태양광발전 등 신재생에너지 발전의 안전한 계통연계 풍력 발전의 고유한 무작위성, 간헐성 및 변동성은 풍력 발전의 대규모 개발이 불가피하게 전력 시스템의 안전한 운영에 중대한 영향을 미칠 것으로 결정합니다. 풍력 발전 산업의 급속한 발전, 특히 우리나라 풍력 발전 단지의 대부분이 "대규모 집중 개발 및 장거리 송전"이며, 대규모 풍력 발전 단지의 계통 연결 발전은 심각한 도전 과제를 안고 있습니다. 대규모 전력망의 운영 및 제어.
태양광 발전은 주변 온도, 태양광 강도 및 기상 조건의 영향을 받으며 태양광 발전은 불규칙한 변동의 특성을 나타냅니다. 우리나라는 "분권형 개발, 저전압 현장 액세스" 및 "대규모 개발, 중압 및 고압 액세스"의 발전 추세를 제시하며, 이는 전력망 피크 규제 및 전력 시스템의 안전한 작동에 대한 더 높은 요구 사항을 제시합니다.
따라서 대용량 에너지 저장 제품은 그리드와 재생 에너지 발전 간의 모순을 해결하는 핵심 요소가되었습니다. 리튬 인산철 배터리 에너지 저장 시스템은 작업 조건의 빠른 변환, 유연한 작동 모드, 고효율, 안전 및 환경 보호, 강력한 확장성의 특성을 가지고 있습니다. 국부적 전압 제어 문제는 재생 에너지 발전의 신뢰성을 향상시키고 전력 품질을 개선하여 재생 에너지가 지속적이고 안정적인 전원 공급 장치가 될 수 있도록 합니다. [2]
용량 및 규모의 지속적인 확장과 통합 기술의 지속적인 성숙으로 에너지 저장 시스템 비용은 더욱 절감될 것입니다. 장기간의 안전성 및 신뢰성 테스트를 거쳐 리튬 인산철 배터리 에너지 저장 시스템은 풍력 및 태양광 발전과 같은 재생 에너지에 사용될 것으로 예상됩니다. 에너지 생산의 안전한 계통 연결 및 전력 품질 향상에 널리 사용되었습니다.
2. 전력망 피크 조절. 전력망 피크 조절의 주요 수단은 항상 펌핑된 저장 발전소였습니다. 양수 발전소는 지리적 조건에 크게 제약을 받는 상하저수지 XNUMX개의 저수지를 건설해야 하기 때문에 평지에서 건설이 쉽지 않고 면적이 크고 유지 보수 비용이 높습니다. 리튬 철 인산염 배터리 에너지 저장 시스템을 사용하여 양수 저장 발전소를 대체하고 전력망의 피크 부하에 대처하고 지리적 조건, 무료 부지 선택, 투자 감소, 토지 점유 감소, 낮은 유지 보수 비용, 전력망 피크 조절 과정에서 중요한 역할을 할 것입니다.
3. 분산 발전소.
대형 전력망 자체의 결함으로 인해 전원 공급 장치의 품질, 효율성, 안전 및 신뢰성 요구 사항을 보장하기 어렵습니다. 중요한 장치 및 기업의 경우 이중 전원 공급 장치 또는 다중 전원 공급 장치가 백업 및 보호 수단으로 필요한 경우가 많습니다. 리튬 인산철 배터리 에너지 저장 시스템은 전력망 장애 및 다양한 예기치 않은 사건으로 인한 정전을 줄이거나 피할 수 있으며 병원, 은행, 명령 및 통제 센터, 데이터 처리 센터, 화학 물질 산업 및 정밀 분야에서 안전하고 안정적인 전원 공급을 보장합니다. 제조 산업. 중요한 역할을 합니다.
4UPS 전원 공급 장치. 중국 경제의 지속적이고 급속한 발전으로 인해 UPS 전원 공급 장치 사용자의 요구가 분산되어 더 많은 산업과 기업에서 UPS 전원 공급 장치에 대한 지속적인 수요가 발생했습니다.
납산 배터리와 비교할 때 리튬 철 인산염 배터리는 긴 수명, 안전 및 안정성, 녹색 환경 보호 및 낮은 자체 방전율의 장점이 있습니다. 널리 사용될 것입니다.
다른 분야의 응용
리튬 철 인산염 배터리는 우수한 사이클 수명, 안전성, 저온 성능 및 기타 장점으로 인해 군사 분야에서도 널리 사용됩니다. 10년 2018월 45일, 산둥성의 배터리 회사는 제XNUMX회 칭다오 군민 통합 기술 혁신 공로상 전시회에 출연하여 -XNUMX℃ 군용 초저온 배터리를 포함한 군용 제품을 전시했습니다.
인산철 리튬 배터리 에너지 저장 시스템
LiFePO4 배터리는 높은 작동 전압, 높은 에너지 밀도, 긴 주기 수명, 녹색 환경 보호 등과 같은 일련의 고유한 장점을 가지고 있으며 무단 확장을 지원하며 에너지 저장 장치를 형성한 후 대규모 전기 에너지 저장 장치에 사용할 수 있습니다. 체계. 인산철 리튬 배터리 에너지 저장 시스템은 인산철 리튬 배터리 팩, 배터리 관리 시스템(BMS), 변환기 장치(정류기, 인버터), 중앙 모니터링 시스템 및 변압기로 구성됩니다.
충전 단계에서 간헐적 전원 공급 장치 또는 전력망은 에너지 저장 시스템을 충전하고 교류는 정류기를 통해 직류로 정류되어 에너지 저장 배터리 모듈을 충전하고 에너지를 저장합니다. 방전 단계에서 에너지 저장 시스템은 전력망 또는 부하로 방전되고 에너지 저장 배터리 모듈 인버터의 DC 전력은 인버터를 통해 AC 전력으로 변환되고 인버터 출력은 중앙 모니터링 시스템에 의해 제어됩니다. , 그리드 또는 부하에 안정적인 전력 출력을 제공할 수 있습니다.
리튬 인산철 배터리의 계층 활용
일반적으로 말해서, 전기 자동차의 은퇴한 리튬 철 인산염 배터리는 여전히 용량의 거의 80%가 남아 있고, 완전히 폐기된 용량의 하한인 20%에서 여전히 용량의 60%가 있으므로 더 낮은 경우에 사용할 수 있습니다. 저속 전기 자동차, 통신 기지국 등과 같은 자동차보다 전력 요구 사항을 줄여 폐 배터리의 계단식 활용을 실현합니다. 자동차에서 퇴출된 인산철 리튬 배터리는 여전히 높은 활용 가치를 가지고 있습니다. 전원 배터리의 캐스케이드 활용 프로세스는 다음과 같습니다. 기업의 폐기 배터리 재활용 – 해체 – 테스트 및 등급 지정 – 용량별 분류 – 배터리 모듈 재구성. 배터리 준비 수준에서 폐 리튬 철 인산염 배터리의 잔류 에너지 밀도는 60~90Wh/kg에 도달할 수 있으며 재활용 수명은 400~1000배에 달할 수 있습니다. 배터리 준비 수준이 향상됨에 따라 재활용 수명이 더욱 향상될 수 있습니다. 사이클 수명이 45Wh/kg이고 사이클 수명이 약 500배인 납산 배터리와 비교할 때 폐인산철 리튬 배터리는 여전히 성능 이점이 있습니다. 또한 폐 리튬 철 인산염 배터리의 비용은 4000 ~ 10000 위안 / 톤으로 매우 경제적입니다.
리튬인산철 배터리의 재활용 특성
빠른 성장과 큰 스크랩
전기 자동차 산업의 발전 이후 중국은 인산철리튬의 세계 최대 소비시장이 되었습니다. 특히 2012년부터 2013년까지 성장률은 200%에 육박했다. 2013년 중국의 인산철리튬 판매량은 약 5797톤으로 세계 판매량의 50% 이상을 차지했다.
2014년에는 리튬인산철 양극재의 75%가 중국에 판매되었습니다. 리튬인산철 배터리의 이론적인 수명은 7~8년(7년으로 계산)입니다. 9400년까지 약 2021t의 인산철리튬이 폐기될 것으로 예상된다. 막대한 양의 폐기물을 처리하지 않으면 환경오염뿐만 아니라 에너지 낭비와 경제적 손실을 초래할 것이다.
중대한 피해
리튬인산철 배터리에 함유된 LiPF6, 유기탄산염, 구리 및 기타 화학 물질은 국가 유해 폐기물 목록에 등재되어 있습니다. LiPF6은 부식성이 강하고 쉽게 분해되어 물과 접촉하면 HF를 생성합니다. 유기 용제와 그 분해 및 가수 분해 생성물은 대기, 물, 토양에 심각한 오염을 일으키고 생태계에 해를 끼칠 것입니다. 구리와 같은 중금속이 환경에 축적되고 결국 인간은 생물학적 사슬을 통해 해를 입습니다. 인이 호수 및 기타 수역에 유입되면 수역의 부영양화를 일으키기가 매우 쉽습니다. 폐기된 인산철 리튬 배터리를 재활용하지 않으면 환경과 인간의 건강에 큰 해를 끼칠 수 있음을 알 수 있습니다.
재활용 기술은 미숙하다
기존 데이터에 따르면 폐인산철 리튬 배터리의 재활용은 금속을 회수하는 것과 리튬인산철 양극재를 재생하는 두 가지 유형으로 나뉩니다.
(1) 리튬 및 철의 습식 회수
이러한 유형의 공정은 주로 리튬을 회수하는 것입니다. 인산철리튬은 귀금속을 함유하지 않기 때문에 코발트산리튬의 회수과정이 수정된다. 먼저, 리튬 철 인산염 전지를 분해하여 양극 재료를 얻은 다음 분쇄하고 체질하여 분말을 얻습니다. 그런 다음 알칼리성 용액을 분말에 첨가하여 알루미늄 및 알루미늄 산화물을 용해시키고 여과하여 리튬, 철 등을 함유하는 필터 잔류물을 수득하고; 여과 잔류물은 황산과 과산화수소(환원제)의 혼합 용액을 사용하여 침출 용액을 얻습니다. 알칼리를 첨가하여 수산화제5.0철을 침전시키고 여과하여 여액을 얻는 단계; 수산화제8.0철을 연소시켜 산화제XNUMX철을 얻는 단계; 최종적으로 침출액의 pH 값을 조정(XNUMX ~ XNUMX), 여과 여과액으로부터 여과액을 얻고 고체 탄산나트륨을 첨가하여 농축 및 결정화하여 탄산리튬을 얻는다.
(2) 재생 인산철리튬
특정 원소의 단일 회수는 귀금속이 없는 인산철리튬 회수의 경제적 이익을 상대적으로 낮게 만든다. 따라서 인산철리튬의 고상재생은 주로 폐인산철리튬전지의 처리에 사용된다. 이 프로세스는 높은 복구 이점과 높은 포괄적인 리소스 활용률을 제공합니다.
먼저, 리튬 철 인산염 전지를 분해하여 양극 재료를 얻은 다음 분쇄하고 체질하여 분말을 얻습니다. 그 후, 열처리로 잔류 흑연과 바인더를 제거한 다음 알칼리 용액을 분말에 첨가하여 알루미늄 및 산화 알루미늄을 용해시킵니다. 리튬, 철 등을 포함하는 필터 잔류물은 필터 잔류물에서 철, 리튬 및 인의 몰비를 분석하고 철원, 리튬 공급원 및 인 공급원을 추가하고 철, 리튬 및 인의 몰비를 1:1로 조정합니다. 1; 탄소원을 추가하고 볼 밀링 후 불활성 분위기에서 소성하여 새로운 리튬 철 인산염 캐소드 재료를 얻습니다.
불완전한 재활용 시스템
국가 "863" 계획, "973" 계획 및 "XNUMX차 XNUMX개년" 첨단 산업 발전 계획은 모두 인산철 리튬 배터리를 핵심 지원 분야로 분류하지만 배터리 생산 기술 요구 사항이 상대적으로 엄격하여 배터리 가격이 높습니다. . 전기 오토바이 및 소수의 자동차. 따라서 차량용 전원 배터리는 아직 대량으로 폐기되지 않았으며 체계적이고 전문적인 차량용 전원 배터리 재활용 시스템이 아직 구축되지 않았습니다. 기존 재활용 시스템은 몇 가지 문제점이 있으며 재활용 효율이 낮다.
이 문제는 주로 다음과 같은 측면에서 발생합니다.
(1) 재활용 가능량 감소
수많은 폐전지는 국민의 손에 흩어져 있지만, 국민은 버릴 곳이 없어 생활쓰레기와 함께 처리되어 개인에게서 회수되는 폐전지는 거의 제로에 가깝고, 대부분이 재활용 배터리 중 생산 기업의 생산 과정에서 생산되는 스크랩 또는 오래된 재료 재고, 회수되는 대용량 배터리의 수는 훨씬 적습니다.
(2) 재활용 시스템이 완벽하지 않다
중국에서는 아직 배터리 재활용 전용 시스템이 구축되지 않았으며 주로 소규모 작업장을 광범위하게 수집하고 있습니다. 우리 나라는 리튬 이온 배터리의 주요 생산국이자 소비자이지만 인구가 많기 때문에 XNUMX인당 배터리 소유는 상대적으로 적습니다. 오랫동안 재활용 회사는 재활용 가치가 없는 개별 리튬 이온 배터리를 재활용하지 않았습니다.
(3) 높은 진입장벽
기업이 사용한 배터리를 재활용 및 폐기하려는 경우 "중화인민공화국 환경보호법" 및 "유해폐기물 체험 관리 조치"에 따라 유해 폐기물 영업 허가를 신청해야 합니다. 이에 반해 소규모, 저기술 기업들이 많아 배터리를 중앙집중식으로 수거할 수 없는 문제가 발생하고 있다.
(4) 높은 복구 비용
많은 수의 리튬 인산철 재료가 전력 또는 에너지 저장 배터리의 양극에 사용되며 수요는 일반 소형 배터리보다 훨씬 많습니다. 이를 재활용하면 사회적 가치는 높지만 재활용 비용이 높고 인산철 리튬 배터리에는 경제적 가치가 낮은 유가 금속이 포함되어 있지 않습니다.
(5) 재활용에 대한 인식이 약함
우리 나라에서는 오랫동안 폐전지 재활용에 대한 홍보와 교육이 거의 이루어지지 않아 폐전지의 오염 위험성에 대한 시민들의 심도 있는 이해가 부족하고 의식적인 재활용에 대한 인식이 부족했습니다.
리튬 인산철 배터리의 분해 및 재활용
폐기된 인산철리튬 배터리에서 캐스케이드 활용 가치가 없는 배터리와 캐스케이드 활용 후 배터리는 결국 해체 및 재활용 단계에 들어간다. 리튬인산철 전지와 삼원재료 전지의 차이점은 중금속을 함유하지 않고 회수율이 주로 Li, P, Fe라는 점이다. 회수된 제품의 부가가치가 낮고 저비용 회수 경로를 개발해야 합니다. 재활용 방법은 크게 화재 방식과 습식 방식의 두 가지가 있습니다.
화재 복구 프로세스
전통적인 화재 회수는 일반적으로 전극 시트의 고온 소각으로 전극 파편의 탄소와 유기물을 태우고 태울 수없는 나머지 재를 최종적으로 선별하여 금속 및 금속 산화물을 포함하는 미세 분말 재료를 얻습니다. 이 방법의 과정은 간단하지만 처리 과정이 길고 유가 금속의 포괄적인 회수율이 낮습니다. 개선된 화재회수기술은 소성을 통해 유기결합제를 제거하고 알루미늄박에서 인산철리튬 분말을 분리하여 인산철리튬 원료를 얻은 후 원료를 적당량 첨가하여 필요한 리튬, 철, 인을 얻는 기술이다. . 몰비, 고온 고상법에 의해 새로운 인산철리튬을 합성하였다. 비용 추산에 따르면 폐인산철 리튬 배터리의 개선된 건식 재활용은 수익성이 있을 수 있지만 이 재활용 공정에 따라 새로 제조된 인산철 리튬은 불순물이 많고 성능이 불안정합니다.
습식 재활용 공정
습식 회수는 주로 산-염기 용액을 통해 리튬 철 인산염 배터리의 금속 이온을 용해하고 침전, 흡착 등을 사용하여 용해된 금속 이온을 산화물 및 염 형태로 추출합니다. 대부분의 반응 공정은 H2SO4, NaOH 및 H2O2와 같은 시약을 사용합니다. 습식 재활용 공정은 간단하고 장비 요구 사항이 높지 않으며 산업 규모의 생산에 적합합니다.
리튬 인산철 배터리의 습식 재활용은 주로 양극 재활용을 기반으로 합니다. 습식법에 의해 인산철리튬 양극을 회수하는 경우, 먼저 양극 활물질로부터 알루미늄박 집전체를 분리해야 한다. 방법 중 하나는 잿물을 사용하여 집전체를 녹이는 것으로 활물질이 잿물과 반응하지 않고 여과하여 활물질을 얻을 수 있습니다. 두 번째 방법은 바인더 PVDF를 유기 용매로 용해시켜 리튬 철 인산염 양극 물질을 알루미늄 호일에서 분리하고 알루미늄 호일을 재사용하고 활물질을 후속 처리할 수 있고 유기 용매 재활용을 실현하기 위해 증류될 수 있습니다. 두 가지 방법에 비해 두 번째 방법은 더 환경 친화적이고 안전합니다. 양극에서 인산철리튬을 회수하는 방법 중 하나는 탄산리튬을 생성하는 것이다. 이 재활용 방법은 비용이 저렴하며 대부분의 리튬 인산철 재활용 기업에서 채택하고 있습니다. 그러나 인산철리튬의 주성분인 인산철(함량 95%)은 재활용되지 않아 자원낭비를 초래하고 있다.
이상적인 습식 회수 방법은 폐 리튬 철 인산염 캐소드 재료를 리튬 염 및 철 인산염으로 전환하여 Li, Fe 및 P의 완전한 원소 회수를 달성하는 것입니다. 인산 제XNUMX철 리튬을 리튬 염 및 인산 철로 전환하려면 철이 필요합니다. 제XNUMX철로 산화되고, 리튬은 산침출 또는 알칼리침출에 의해 침출된다. 일부 학자는 산화 소성을 사용하여 알루미늄 플레이크와 인산철 리튬을 분리 한 다음 황산으로 침출 및 분리하여 조 인산철을 얻고 용액을 탄산 나트륨으로 오염 제거하여 탄산 리튬으로 침전시킵니다. 여액을 증발시키고 결정화하여 무수 황산나트륨 생성물을 얻고 부산물로 판매한다. 조 인산철은 리튬 인산철 재료의 제조에 사용할 수 있는 배터리 등급 인산철을 얻기 위해 추가로 정제됩니다. 이 프로세스는 수년간의 연구 끝에 비교적 성숙했습니다.
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