Литий-железо-фосфатный аккумулятор представляет собой литий-ионный аккумулятор, в котором в качестве материала положительного электрода используется литий-железо-фосфат (LiFePO4), а в качестве материала отрицательного электрода - углерод.
В процессе зарядки часть ионов лития из фосфата лития-железа извлекается, переносится на отрицательный электрод через электролит и внедряется в углеродный материал отрицательного электрода; в то же время электроны высвобождаются из положительного электрода и достигают отрицательного электрода из внешней цепи для поддержания баланса химической реакции. В процессе разряда ионы лития выходят из отрицательного электрода и достигают положительного электрода через электролит. В то же время отрицательный электрод испускает электроны и достигает положительного электрода из внешней цепи, чтобы обеспечить энергию для внешнего мира.
Китайское название: 磷酸铁锂电池.
Иностранное название: Литий-железо-фосфатная батарея
Аббревиатура: ЛАЙФПО4
Положительный электрод: фосфат лития-железа
Отрицательный электрод: углерод (графит)
Номинальное напряжение: зарядка 3.2 В
Напряжение отключения: 3.6 В ~ 3.65 В
Преимущества: высокое рабочее напряжение, высокая плотность энергии, длительный срок службы, хорошие характеристики безопасности, низкий уровень саморазряда, отсутствие эффекта памяти.
Введение в литий-железо-фосфатную батарею
В кристаллической структуре LiFePO4 атомы кислорода расположены в гексагональной плотной упаковке.
Тетраэдры PO43 и октаэдры FeO6 составляют пространственный скелет кристалла, Li и Fe занимают октаэдрические пустоты, тогда как P занимает тетраэдрические пустоты, в которых Fe занимает положения, общие по углам октаэдров, а Li занимает положения, общие по ребрам. из октаэдров. Октаэдры FeO6 соединены друг с другом в плоскости bc кристалла, а октаэдрические структуры LiO6 в направлении оси b соединены друг с другом в цепочечную структуру. 1 октаэдр FeO6 имеет общие ребра с 2 октаэдрами LiO6 и 1 тетраэдром PO43.
Из-за разрыва октаэдрической сети FeO6 с общими ребрами электронная проводимость не может быть сформирована; в то же время тетраэдр PO43 ограничивает изменение объема решетки, что влияет на деинтеркаляцию и диффузию электронов Li+, что приводит к электронной проводимости и диффузии ионов катодного материала LiFePO4. Очень неэффективно.
Теоретическая удельная емкость батареи LiFePO4 высока (около 170 мАч/г), а разрядное напряжение составляет 3.4 В. Li + деинтеркалируется между положительным и отрицательным электродами для реализации заряда и разряда. Во время заряда происходит реакция окисления, Li+ мигрирует с положительного электрода и внедряется в отрицательный электрод через электролит. Железо превращается из Fe2+ в Fe3+, и происходит реакция окисления.
Структурные характеристики литий-железо-фосфатной батареи
Левая сторона литий-железо-фосфатной батареи представляет собой положительный электрод, состоящий из материала LiFePO4 со структурой оливина, который соединен с положительным электродом батареи алюминиевой фольгой. Справа отрицательный электрод батареи, состоящий из углерода (графита), который соединен с отрицательным электродом батареи медной фольгой. Посередине находится полимерный сепаратор, разделяющий положительный и отрицательный электроды, через которые могут проходить ионы лития, а электроны — нет. Внутренняя часть батареи заполнена электролитом, а батарея герметично закрыта металлическим кожухом.
Реакция заряда-разряда литий-железо-фосфатной батареи осуществляется между двумя фазами LiFePO4 и FePO4. В процессе зарядки LiFePO4 постепенно отделяется от ионов лития с образованием FePO4, а в процессе разрядки ионы лития внедряются в FePO4 с образованием LiFePO4.
Принцип зарядки и разрядки литий-железо-фосфатной батареи
При зарядке аккумулятора ионы лития мигрируют из кристалла литий-железо-фосфата на поверхность кристалла, попадают в электролит под действием силы электрического поля, затем проходят через сепаратор, а затем мигрируют на поверхность кристалла графита через электролита, а затем внедрить в графитовую решетку.
В то же время электроны текут к коллектору из алюминиевой фольги положительного электрода через проводник, текут к коллектору из медной фольги отрицательного электрода батареи через язычок, положительный полюс батареи, внешнюю цепь, отрицательный полюс и отрицательный полюс, а затем течь к графитовому отрицательному полюсу через проводник. , так что заряд отрицательного электрода достигает баланса. После деинтеркалирования ионов лития из фосфата лития-железа фосфат лития-железа превращается в фосфат железа.
При разрядке аккумулятора ионы лития деинтеркалируются из кристалла графита, попадают в электролит, затем проходят через сепаратор, мигрируют на поверхность кристалла литий-железо-фосфата через электролит, а затем вновь внедряются в решетку графита. литий-железо-фосфат.
В то же время электроны текут к коллектору из медной фольги отрицательного электрода через проводник и текут к коллектору из алюминиевой фольги положительного электрода батареи через язычок, отрицательный полюс батареи, внешнюю цепь, положительный полюс и положительный полюс, а затем течь к фосфату железа через проводник. Литиевый положительный электрод уравновешивает заряд положительного электрода. После интеркалирования ионов лития в кристалл фосфата железа фосфат железа превращается в фосфат лития-железа.
Особенности батареи LiFePO4
более высокая плотность энергии
Согласно сообщениям, плотность энергии литий-железо-фосфатной батареи с квадратным алюминиевым корпусом, серийно выпускаемой в 2018 году, составляет около 160 Втч/кг. В 2019 году некоторые отличные производители аккумуляторов, вероятно, смогут достичь уровня 175-180 Втч/кг. Технология чипа и емкость увеличены, что позволяет достичь 185 Вт·ч/кг.
хорошие показатели безопасности
Электрохимические характеристики катодного материала литий-железо-фосфатной батареи относительно стабильны, что определяет наличие стабильной платформы для зарядки и разрядки. Поэтому в процессе зарядки и разрядки структура аккумулятора не изменится, он не сгорит и не взорвется. Он по-прежнему очень безопасен в особых условиях, таких как зарядка, сжатие и акупунктура.
долгий цикл жизни
Срок службы 1С литий-железо-фосфатных аккумуляторов обычно достигает 2,000 раз или даже более 3,500 раз, в то время как рынок хранения энергии требует более 4,000-5,000 раз, обеспечивая срок службы 8-10 лет, что выше 1,000 циклов. тройных аккумуляторов. Срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов с длительным сроком службы составляет около 300 раз.
Синтез LiFePO4
Процесс синтеза фосфата лития-железа был в основном усовершенствован, и он в основном делится на твердофазный метод и жидкофазный метод. Среди них наиболее распространен метод высокотемпературных твердофазных реакций, а некоторые исследователи объединяют метод СВЧ-синтеза в твердофазный метод и метод гидротермального синтеза в жидкофазный метод — СВЧ-гидротермальный метод.
Кроме того, методы синтеза фосфата лития-железа также включают бионический метод, метод охлаждающей сушки, метод эмульгационной сушки, метод импульсного лазерного осаждения и т. д. Выбирая различные методы, синтез продуктов с малым размером частиц и хорошими дисперсионными характеристиками может эффективно сократить диффузию. пути Li+ площадь контакта между двумя фазами увеличивается, и скорость диффузии Li+ увеличивается.
Промышленное применение литий-железо-фосфатной батареи
Применение новой энергетической промышленности транспортных средств
В китайском «Плане развития отрасли транспортных средств на новых источниках энергии и энергосбережения» предлагается, чтобы «общая цель разработки транспортных средств на новых источниках энергии заключалась в следующем: к 2020 году совокупное производство и продажи автомобилей на новых источниках энергии достигнут 5 миллионов единиц, а масштабы экономия и новая энергетическая автомобильная промышленность будут в авангарде мира». . Литий-железо-фосфатные батареи широко используются в легковых автомобилях, легковых автомобилях, логистических транспортных средствах, низкоскоростных электромобилях и т. д. благодаря их преимуществам хорошей безопасности и низкой стоимости. Под влиянием политики тройные батареи занимают доминирующее положение с преимуществом в плотности энергии, но литий-железо-фосфатные батареи по-прежнему занимают незаменимые преимущества в легковых автомобилях, логистических транспортных средствах и других областях. В области легковых автомобилей на литий-железо-фосфатные батареи приходилось около 76%, 81%, 78% 5-й, 6-й и 7-й партий «Каталога рекомендуемых моделей для продвижения и применения транспортных средств на новой энергии» (далее именуемый «Каталог») в 2018 г., %, сохраняя мейнстрим. В сфере спецтехники на литий-железо-фосфатные аккумуляторы приходилось около 30%, 32% и 40% 5-й, 6-й и 7-й партий «Каталога» в 2018 году соответственно, и доля заявок постепенно увеличивалась. .
Ян Юшэн, академик Китайской инженерной академии, считает, что использование литий-железо-фосфатных аккумуляторов на рынке электромобилей с увеличенным запасом хода может не только повысить безопасность транспортных средств, но и поддержать маркетинг электромобилей с увеличенным запасом хода. устранение пробега, безопасности, цены и стоимости чисто электрических транспортных средств. Беспокойство по поводу зарядки, последующих проблем с аккумулятором и т. д. В период с 2007 по 2013 год многие автомобильные компании запустили проекты чисто электромобилей с увеличенным запасом хода.
Запустите приложение на питание
В дополнение к характеристикам мощных литиевых батарей, стартерная литий-железо-фосфатная батарея также обладает способностью мгновенно выдавать высокую мощность. Традиционная свинцово-кислотная батарея заменена мощной литиевой батареей с энергией менее одного киловатт-часа, а традиционный стартер и генератор заменены двигателем BSG. , не только имеет функцию старт-стоп на холостом ходу, но также имеет функции остановки двигателя и движения накатом, рекуперации энергии движения накатом и торможения, усилителя ускорения и электрического круиза.
Применение на рынке накопителей энергии
Аккумулятор LiFePO4 обладает рядом уникальных преимуществ, таких как высокое рабочее напряжение, высокая плотность энергии, длительный срок службы, низкая скорость саморазряда, отсутствие эффекта памяти, экологичная защита окружающей среды и т. д., а также поддерживает бесступенчатое расширение, подходящее для крупномасштабных электрических накопление энергии в возобновляемых источниках энергии Электростанции имеют хорошие перспективы применения в области безопасного подключения к сети производства электроэнергии, пикового регулирования электросети, распределенных электростанций, источников питания ИБП и систем аварийного электроснабжения.
Согласно последнему отчету о накоплении энергии, недавно опубликованному GTM Research, международной исследовательской организацией, применение проектов по хранению энергии на стороне сети в Китае в 2018 году продолжало увеличивать потребление литий-железо-фосфатных батарей.
С ростом рынка накопителей энергии в последние годы некоторые компании по производству аккумуляторов развернули бизнес по хранению энергии, чтобы открыть новые рынки приложений для литий-железо-фосфатных аккумуляторов. С одной стороны, благодаря характеристикам сверхдлительного срока службы, безопасного использования, большой емкости и экологической защиты окружающей среды фосфат лития-железа может быть перенесен в область хранения энергии, что расширит цепочку создания стоимости и будет способствовать созданию новая бизнес-модель. С другой стороны, система накопления энергии, поддерживающая литий-железо-фосфатную батарею, стала основным выбором на рынке. Согласно сообщениям, литий-железо-фосфатные батареи пытались использовать в электрических автобусах, электрических грузовиках, регулировании частоты на стороне пользователя и на стороне сети.
1. Безопасное подключение к сети производства возобновляемой энергии, такой как ветровая и фотоэлектрическая. Присущая ветроэнергетике хаотичность, прерывистость и непостоянство определяют, что масштабное ее развитие неизбежно окажет существенное влияние на безопасную работу энергосистемы. С быстрым развитием ветроэнергетики, особенно большинство ветряных электростанций в моей стране, представляют собой «крупномасштабное централизованное развитие и передачу на большие расстояния», связанное с сетью производство электроэнергии крупных ветряных электростанций создает серьезные проблемы для эксплуатация и управление крупными электрическими сетями.
На выработку фотоэлектрической энергии влияют температура окружающей среды, интенсивность солнечного света и погодные условия, а фотоэлектрическая энергетика характеризуется характеристиками случайных колебаний. в моей стране наблюдается тенденция развития «децентрализованное развитие, низковольтный доступ на месте» и «крупномасштабное развитие, доступ среднего и высокого напряжения», что выдвигает более высокие требования к пиковому регулированию энергосистемы и безопасной эксплуатации энергосистем.
Таким образом, продукты хранения энергии большой емкости стали ключевым фактором в разрешении противоречия между сетью и генерацией возобновляемой энергии. Система накопления энергии литий-железо-фосфатных батарей отличается быстрым преобразованием рабочих условий, гибким режимом работы, высокой эффективностью, безопасностью и защитой окружающей среды, а также высокой масштабируемостью. Проблема локального контроля напряжения, повышение надежности производства электроэнергии из возобновляемых источников и улучшение качества электроэнергии, чтобы возобновляемая энергия могла стать непрерывным и стабильным источником питания. [2]
Благодаря постоянному расширению мощностей и масштабов, а также постоянному совершенствованию интегрированных технологий стоимость систем хранения энергии будет снижаться еще больше. Ожидается, что после долгосрочных испытаний на безопасность и надежность системы хранения энергии на литий-железо-фосфатных батареях будут использоваться в возобновляемых источниках энергии, таких как энергия ветра и фотоэлектрическая энергетика. Он широко используется для безопасного подключения к сети производства энергии и улучшения качества электроэнергии.
2. Пиковое регулирование энергосистемы. Основным средством пикового регулирования электросетей всегда были ГАЭС. Поскольку для гидроаккумулирующей электростанции необходимо построить два резервуара, верхний и нижний резервуары, которые сильно ограничены географическими условиями, ее нелегко построить на равнине, площадь велика, а стоимость обслуживания высока. Использование системы накопления энергии с литий-железо-фосфатной батареей для замены гидроаккумулирующей электростанции, чтобы справиться с пиковой нагрузкой электросети, не ограниченной географическими условиями, свободным выбором места, меньшими инвестициями, меньшей занятостью земли, низкими затратами на техническое обслуживание, будет играть важную роль в процессе пикового регулирования энергосистемы.
3. Распределенная электростанция.
Из-за дефектов самой крупной энергосистемы трудно гарантировать качество, эффективность, безопасность и надежность электроснабжения. Для важных подразделений и предприятий часто требуются двойные источники питания или даже несколько источников питания в качестве резерва и защиты. Система накопления энергии с литий-железо-фосфатными батареями может уменьшить или избежать перебоев в подаче электроэнергии, вызванных сбоями в электросети и различными непредвиденными событиями, а также обеспечить безопасное и надежное электроснабжение в больницах, банках, центрах управления и контроля, центрах обработки данных, химических производствах и прецизионных предприятиях. производственные отрасли. Играть важную роль.
Блок питания 4UPS. Непрерывное и быстрое развитие экономики Китая привело к децентрализации потребностей пользователей источников питания от ИБП, что привело к тому, что все больше отраслей и предприятий имеют постоянный спрос на источники питания от ИБП.
По сравнению со свинцово-кислотными батареями литий-железо-фосфатные батареи имеют преимущества длительного срока службы, безопасности и стабильности, защиты окружающей среды и низкой скорости саморазряда. будет широко использоваться.
Приложения в других областях
Литий-железо-фосфатные батареи также широко используются в военной сфере благодаря их хорошему сроку службы, безопасности, низкотемпературным характеристикам и другим преимуществам. 10 октября 2018 года компания по производству аккумуляторов в провинции Шаньдун приняла активное участие в первой выставке достижений в области военно-гражданских технологий интеграции в Циндао и представила военную продукцию, в том числе военные сверхнизкотемпературные батареи с температурой -45 ℃.
Система накопления энергии на литий-железо-фосфатных батареях
Аккумулятор LiFePO4 обладает рядом уникальных преимуществ, таких как высокое рабочее напряжение, высокая плотность энергии, длительный срок службы, защита окружающей среды и т. д., поддерживает плавное расширение и может использоваться для крупномасштабного хранения электроэнергии после формирования накопителя энергии. система. Система накопления энергии литий-железо-фосфатных батарей состоит из блока литий-железо-фосфатных батарей, системы управления батареями (BMS), преобразовательного устройства (выпрямитель, инвертор), центральной системы мониторинга и трансформатора.
На этапе зарядки прерывистый источник питания или электросеть заряжают систему накопления энергии, а переменный ток выпрямляется в постоянный ток через выпрямитель для зарядки модуля аккумуляторной батареи и накопления энергии; на этапе разрядки система накопления энергии разряжается в электросеть или нагрузку, а модуль батареи накопления энергии. Мощность постоянного тока инвертора преобразуется в мощность переменного тока через инвертор, а выход инвертора контролируется центральной системой мониторинга. , который может обеспечить стабильную выходную мощность в сеть или нагрузку.
Эшелон утилизации литий-железо-фосфатной батареи
Вообще говоря, списанная литий-железо-фосфатная батарея электромобилей по-прежнему имеет почти 80% оставшейся емкости, и все еще остается 20% емкости от нижнего предела 60% полностью списанной емкости, которую можно использовать в случаях с более низкой требования к мощности, чем автомобили, такие как низкоскоростные электромобили, базовые станции связи и т. д., чтобы реализовать каскадное использование отработанных батарей. Литий-железо-фосфатные аккумуляторы, изъятые из автомобилей, по-прежнему имеют высокую эксплуатационную ценность. Каскадный процесс утилизации силовых аккумуляторов выглядит следующим образом: предприятие по утилизации отработанных аккумуляторов – демонтаж – испытания и сортировка – сортировка по емкости – реорганизация аккумуляторных модулей. На уровне подготовки батареи плотность остаточной энергии отработанной литий-железо-фосфатной батареи может достигать 60–90 Втч/кг, а срок переработки может достигать 400–1000 раз. С улучшением уровня подготовки батареи срок переработки может быть дополнительно увеличен. По сравнению со свинцово-кислотными батареями со сроком службы 45 Втч/кг и сроком службы примерно в 500 раз, отработанные литий-железо-фосфатные батареи по-прежнему имеют преимущества в производительности. Кроме того, стоимость отработанных литий-железо-фосфатных аккумуляторов низкая, всего 4000~10000 юаней/т, что очень экономично.
Характеристики утилизации литий-железо-фосфатных аккумуляторов
Быстрый рост и большой лом
С момента развития индустрии электромобилей Китай стал крупнейшим в мире потребительским рынком фосфата лития-железа. Особенно с 2012 по 2013 год темпы роста составили почти 200%. В 2013 году объем продаж фосфата лития-железа в Китае составил около 5797 тонн, что составляет более 50% мировых продаж.
В 2014 году 75% катодных материалов из литий-железо-фосфата было продано в Китай. Теоретический срок службы литий-железо-фосфатных аккумуляторов составляет от 7 до 8 лет (в расчете на 7 лет). Ожидается, что к 9400 году будет утилизировано около 2021 тонн фосфата лития-железа. Если огромное количество отходов не переработать, это принесет не только загрязнение окружающей среды, но и энергетические потери и экономический ущерб.
Значительный вред
LiPF6, органический карбонат, медь и другие химические вещества, содержащиеся в литий-железо-фосфатных батареях, занесены в национальный список опасных отходов. LiPF6 обладает высокой коррозионной активностью и легко разлагается с образованием HF при контакте с водой; органические растворители и продукты их разложения и гидролиза вызовут серьезное загрязнение атмосферы, воды, почвы и нанесут вред экосистеме; тяжелые металлы, такие как медь, накапливаются в окружающей среде, и, в конечном счете, люди наносят вред по биологической цепи; как только фосфор попадает в озера и другие водоемы, очень легко вызвать эвтрофикацию водоемов. Видно, что если выброшенные литий-железо-фосфатные батареи не будут переработаны, это нанесет большой вред окружающей среде и здоровью человека.
Технология переработки несовершенна
Имеющиеся данные показывают, что утилизация отработанных литий-железо-фосфатных аккумуляторов делится на два типа: один заключается в восстановлении металлов, а другой - в регенерации литий-железо-фосфатных катодных материалов.
(1) Мокрое извлечение лития и железа
Этот тип процесса в основном предназначен для извлечения лития. Поскольку фосфат лития-железа не содержит драгоценных металлов, процесс извлечения кобальтата лития модифицирован. Во-первых, литий-железо-фосфатная батарея разбирается для получения материала положительного электрода, который измельчается и просеивается для получения порошка; затем к порошку добавляют щелочной раствор для растворения алюминия и оксидов алюминия и фильтруют с получением фильтрующего остатка, содержащего литий, железо и т. д.; используют остаток на фильтре. Смешанный раствор серной кислоты и перекиси водорода (восстановитель) выщелачивают с получением выщелачивающего раствора; добавление щелочи для осаждения гидроксида трехвалентного железа и фильтрование с получением фильтрата; сжигание гидроксида железа с получением оксида железа; наконец, регулируя значение pH выщелачивающего раствора (5.0 ~ 8.0), фильтруя. Фильтрат получают из выщелачивающего раствора и добавляют твердый карбонат натрия для концентрирования и кристаллизации с получением карбоната лития.
(2) Регенерированный фосфат лития-железа
Однократное извлечение определенного элемента делает экономическую выгоду от извлечения фосфата лития-железа без драгоценных металлов относительно низкой. Поэтому твердофазная регенерация литий-железо-фосфата в основном используется для обработки отработанных литий-железо-фосфатных аккумуляторов. Этот процесс имеет высокие преимущества восстановления и высокий коэффициент комплексного использования ресурсов.
Во-первых, литий-железо-фосфатная батарея разбирается для получения материала положительного электрода, который измельчается и просеивается для получения порошка; после этого остатки графита и связующего удаляют термической обработкой, а затем к порошку добавляют раствор щелочи для растворения алюминия и оксидов алюминия; Остаток на фильтре, содержащий литий, железо и т. д., проанализируйте молярное соотношение железа, лития и фосфора в остатке на фильтре, добавьте источник железа, источник лития и источник фосфора, отрегулируйте молярное соотношение железа, лития и фосфора до 1:1: 1; добавить источник углерода. После шаровой мельницы новый катодный материал из литий-железо-фосфата получают путем прокаливания в инертной атмосфере.
Неполная система рециркуляции
Национальный план «863», план «973» и план развития высокотехнологичной отрасли «Одиннадцатая пятилетка» классифицируют литий-железо-фосфатные батареи как ключевые области поддержки, но технические требования к производству батарей являются относительно строгими, что приводит к высоким ценам на батареи. . На электромотоциклах и небольшом количестве автомобилей. Таким образом, автомобильные аккумуляторные батареи еще не утилизируются в больших количествах, а систематическая и профессиональная система утилизации автомобильных аккумуляторных батарей еще не создана. Существующая система рециркуляции имеет определенные проблемы, а эффективность рециркуляции низкая.
Эта проблема в основном вызвана следующими аспектами:
(1) Меньше перерабатываемого количества
Большое количество использованных батареек разбросано на руках у людей, но людям некуда их складывать, поэтому они утилизируются вместе с бытовыми отходами, так что отработанные батарейки, изъятые у частных лиц, практически нулевые, а большинство из переработанных аккумуляторов производится в процессе производства производственных предприятий. Лом или старые материалы на складе, количество восстановленных аккумуляторов большой мощности еще меньше.
(2) Система рециркуляции не идеальна
В Китае еще не создана система, предназначенная для переработки аккумуляторов, и в основном это обширная коллекция небольших мастерских. моя страна является крупным производителем и потребителем литий-ионных аккумуляторов, но из-за большой численности населения количество владельцев аккумуляторов на душу населения относительно невелико. Долгое время компании по переработке не перерабатывали отдельные литий-ионные аккумуляторы, не представляющие ценности для переработки.
(3) Высокие входные барьеры
Если предприятие хочет перерабатывать и утилизировать использованные батареи, оно должно подать заявку на получение лицензии на работу с опасными отходами в соответствии с «Законом об охране окружающей среды Китайской Народной Республики» и «Административными мерами в отношении разрешений на работу с опасными отходами». Наоборот, существует большое количество мелких и низкотехнологичных компаний, из-за которых проблема в том, что аккумуляторы нельзя собирать централизованно.
(4) Высокая стоимость восстановления
Большое количество литий-железо-фосфатных материалов используется в положительном электроде силовых или аккумуляторных батарей, и спрос на них намного выше, чем на обычные небольшие батареи. Их переработка имеет высокую социальную ценность, но стоимость переработки высока, а литий-железо-фосфатные батареи не содержат ценных металлов с низкой экономической ценностью.
(5) Слабая осведомленность о переработке
В течение долгого времени в моей стране мало пропагандировалось и освещалось утилизация использованных батарей, что приводило к отсутствию у граждан глубокого понимания опасностей загрязнения, связанных с использованными батареями, и неосведомленности о сознательной переработке.
Разборка и утилизация литий-железо-фосфатных аккумуляторов
Аккумуляторы, которые не имеют значения каскадной утилизации в выведенных из эксплуатации литий-железо-фосфатных батареях и батареях после каскадной утилизации, в конечном итоге перейдут на стадию демонтажа и переработки. Разница между литий-железо-фосфатными батареями и батареями из тройного материала заключается в том, что они не содержат тяжелых металлов, а извлекаются в основном Li, P и Fe. Добавленная стоимость извлеченных продуктов невелика, и необходимо разработать недорогой способ восстановления. Существует два основных метода утилизации: огневой и мокрый.
Процесс восстановления после пожара
Традиционная регенерация огня обычно представляет собой высокотемпературное сжигание электродных листов, при котором сжигаются углерод и органические вещества в фрагментах электрода, а оставшаяся зола, которая не может быть сожжена, окончательно просеивается для получения мелкодисперсных порошковых материалов, содержащих металлы и оксиды металлов. Процесс этого метода прост, но процесс обработки длительный, а степень комплексного извлечения ценных металлов низкая. Усовершенствованная технология пожарной регенерации удаляет органическое связующее посредством прокаливания, отделяет порошок литий-железо-фосфата от алюминиевой фольги и получает литий-железо-фосфатный материал, а затем добавляет соответствующее количество сырья для получения необходимого количества лития, железа и фосфора. . Мольное соотношение, новый фосфат лития-железа синтезирован высокотемпературным твердофазным методом. По оценкам затрат, усовершенствованная пиро-сухая переработка отработанных литий-железо-фосфатных аккумуляторов может быть прибыльной, но вновь приготовленный литий-железо-фосфат в соответствии с этим процессом переработки имеет много примесей и нестабильную производительность.
Процесс мокрой переработки
Влажное извлечение в основном заключается в растворении ионов металлов в литий-железо-фосфатной батарее через кислотно-щелочной раствор, а также в дальнейшем использовании осаждения, адсорбции и т. д. для извлечения растворенных ионов металлов в виде оксидов и солей. В большинстве реакционных процессов используются H2SO4, NaOH и реагенты, такие как H2O2. Процесс мокрой переработки прост, требования к оборудованию невелики и подходят для производства в промышленных масштабах.
Влажная переработка литий-железо-фосфатных аккумуляторов в основном основана на переработке положительных электродов. Когда положительный электрод из литий-железо-фосфата восстанавливается мокрым способом, токосъемник из алюминиевой фольги должен быть сначала отделен от активного материала положительного электрода. Один из методов заключается в использовании щелочи для растворения токосъемника, при этом активный материал не вступает в реакцию с щелочью, и активный материал можно получить путем фильтрации. Второй метод заключается в растворении связующего PVDF в органическом растворителе, так что материал положительного электрода из литий-железо-фосфата отделяется от алюминиевой фольги, алюминиевая фольга используется повторно, активный материал может быть подвергнут последующей обработке, а органический растворитель может быть перегнан для реализации его вторичной переработки. По сравнению с двумя способами второй способ более экологичен и безопасен. Одним из способов восстановления фосфата лития-железа в положительном электроде является получение карбоната лития. Этот метод переработки имеет низкую стоимость и используется большинством предприятий по переработке литий-железо-фосфата. Однако фосфат железа (содержание 95%), основной компонент фосфата лития-железа, не был переработан, что привело к пустой трате ресурсов.
Идеальный метод мокрой регенерации заключается в преобразовании отходов катодных материалов из литий-железо-фосфата в соли лития и фосфаты железа для достижения полного извлечения элементов Li, Fe и P. Чтобы превратить литий-железофосфат в соль лития и фосфат железа, двухвалентное железо необходимо окисляется до трехвалентного железа, а литий выщелачивается кислотным или щелочным выщелачиванием. Некоторые ученые используют окислительное прокаливание для разделения чешуек алюминия и фосфата лития-железа, а затем выщелачивание и разделение серной кислотой для получения сырого фосфата железа, а раствор обеззараживают карбонатом натрия для осаждения в карбонат лития; фильтрат выпаривают и кристаллизуют с получением безводного сульфата натрия и продают как побочный продукт; Неочищенный фосфат железа подвергается дальнейшей очистке с получением фосфата железа для аккумуляторных батарей, который можно использовать для получения литий-железо-фосфатных материалов. Этот процесс был относительно зрелым после многих лет исследований.
Самонагревающаяся батарея Keheng
100AH 12V Включение низкотемпературного нагрева
Ассортимент продукции Keheng New Energy
Аккумулятор Escooter/ebike
Батарея 12В/24В ЛиФеПО4
Портативная электростанция
Системы хранения энергии ESS
АККУМУЛЯТОРЫ ГЛУБОКОГО ЦИКЛА С BMS (литиевая батарея lifepo4)
Низкотемпературная батарея 24V 60AH глубокого цикла LiFePO4
