Ang lithium iron phosphate na baterya ay isang lithium ion na baterya na gumagamit ng lithium iron phosphate (LiFePO4) bilang positibong electrode material at carbon bilang negatibong electrode material.
Sa panahon ng proseso ng pagsingil, ang ilan sa mga lithium ions sa lithium iron phosphate ay kinukuha, inilipat sa negatibong elektrod sa pamamagitan ng electrolyte, at naka-embed sa negatibong electrode carbon material; sa parehong oras, ang mga electron ay inilabas mula sa positibong elektrod at umabot sa negatibong elektrod mula sa panlabas na circuit upang mapanatili ang balanse ng kemikal na reaksyon. Sa panahon ng proseso ng paglabas, ang mga lithium ions ay lumalabas mula sa negatibong elektrod at umaabot sa positibong elektrod sa pamamagitan ng electrolyte. Kasabay nito, ang negatibong elektrod ay naglalabas ng mga electron at umabot sa positibong elektrod mula sa panlabas na circuit upang magbigay ng enerhiya para sa labas ng mundo.
Pangalan ng Chinese: 磷酸铁锂电池
Dayuhang pangalan: Lithium iron phosphate Battery
Daglat: LIFEPO4
Positibong elektrod: lithium iron phosphate
Negatibong Electrode: Carbon (Graphite)
Na-rate na boltahe: 3.2V charging
Cut-off na boltahe: 3.6V~3.65V
Mga kalamangan: mataas na gumaganang boltahe, mataas na density ng enerhiya, mahabang buhay ng ikot, mahusay na pagganap ng kaligtasan, mababang rate ng paglabas sa sarili, walang epekto sa memorya
Panimula sa lithium iron phosphate na baterya
Sa kristal na istraktura ng LiFePO4, ang mga atomo ng oxygen ay nakaayos sa isang hexagonal na malapit na naka-pack na kaayusan.
Ang PO43-tetrahedra at FeO6 octahedra ay bumubuo sa spatial skeleton ng kristal, sina Li at Fe ay sumasakop sa octahedral voids, habang ang P ay sumasakop sa tetrahedral voids, kung saan ang Fe ay sumasakop sa corner-sharing positions ng octahedra at Li ay sumasakop sa gilid-sharing positions. ng octahedra. Ang FeO6 octahedra ay konektado sa isa't isa sa bc plane ng kristal, at ang LiO6 octahedral na mga istraktura sa direksyon ng b-axis ay konektado sa isa't isa sa isang chain-like structure. Ang 1 FeO6 octahedron ay nagbabahagi ng mga gilid sa 2 LiO6 octahedra at 1 PO43-tetrahedron.
Dahil sa discontinuity ng FeO6 edge-sharing octahedral network, hindi mabuo ang electronic conduction; kasabay nito, nililimitahan ng PO43-tetrahedron ang pagbabago ng volume ng sala-sala, na nakakaapekto sa deintercalation at electron diffusion ng Li+, na nagreresulta sa electronic conductivity at ion diffusion ng LiFePO4 cathode material. Napaka inefficient.
Ang theoretical specific capacity ng LiFePO4 na baterya ay mataas (mga 170mAh/g), at ang discharge platform ay 3.4V. Ang Li+ ay de-intercalated pabalik-balik sa pagitan ng positibo at negatibong mga electrodes upang mapagtanto ang singil at paglabas. Habang nagcha-charge, nangyayari ang isang reaksyon ng oksihenasyon, lumilipat ang Li+ mula sa positibong elektrod, at naka-embed sa negatibong elektrod sa pamamagitan ng electrolyte. Ang bakal ay nagbabago mula sa Fe2+ hanggang sa Fe3+, at nangyayari ang isang reaksiyong oksihenasyon.
Mga katangian ng istruktura ng baterya ng lithium iron phosphate
Ang kaliwang bahagi ng baterya ng lithium iron phosphate ay isang positibong electrode na binubuo ng isang olivine structure na LiFePO4 na materyal, na konektado sa positibong electrode ng baterya sa pamamagitan ng aluminum foil. Sa kanan ay ang negatibong elektrod ng baterya na binubuo ng carbon (graphite), na konektado sa negatibong elektrod ng baterya sa pamamagitan ng isang copper foil. Sa gitna ay isang polymer separator, na naghihiwalay sa positibo at negatibong mga electrodes, kung saan ang mga lithium ions ay maaaring dumaan ngunit ang mga electron ay hindi. Ang loob ng baterya ay puno ng electrolyte, at ang baterya ay hermetically selyadong sa pamamagitan ng isang metal casing.
Ang charge-discharge reaction ng lithium iron phosphate na baterya ay isinasagawa sa pagitan ng dalawang yugto ng LiFePO4 at FePO4. Sa panahon ng proseso ng pag-charge, ang LiFePO4 ay unti-unting nahihiwalay mula sa mga lithium ions upang bumuo ng FePO4, at sa panahon ng proseso ng paglabas, ang mga lithium ions ay intercalated sa FePO4 upang bumuo ng LiFePO4.
Ang prinsipyo ng pagsingil at pagdiskarga ng baterya ng lithium iron phosphate
Kapag na-charge ang baterya, lumilipat ang mga lithium ions mula sa lithium iron phosphate crystal patungo sa crystal surface, ipasok ang electrolyte sa ilalim ng pagkilos ng electric field force, pagkatapos ay dumaan sa separator, at pagkatapos ay lumipat sa ibabaw ng graphite crystal sa pamamagitan ng electrolyte, at pagkatapos ay i-embed sa graphite lattice.
Kasabay nito, ang mga electron ay dumadaloy sa aluminum foil collector ng positibong elektrod sa pamamagitan ng conductor, dumadaloy sa copper foil collector ng negatibong elektrod ng baterya sa pamamagitan ng tab, ang positibong poste ng baterya, ang panlabas na circuit, ang negatibong poste at negatibong poste, at pagkatapos ay dumaloy sa negatibong poste ng grapayt sa pamamagitan ng konduktor. , upang ang singil ng negatibong elektrod ay umabot sa balanse. Matapos ma-deintercalate ang mga lithium ion mula sa lithium iron phosphate, ang lithium iron phosphate ay na-convert sa iron phosphate.
Kapag na-discharge na ang baterya, ang mga lithium ions ay na-deintercalate mula sa graphite crystal, pumasok sa electrolyte, at pagkatapos ay dumaan sa separator, lumipat sa ibabaw ng lithium iron phosphate crystal sa pamamagitan ng electrolyte, at pagkatapos ay muling ipasok sa sala-sala ng lithium iron phosphate.
Kasabay nito, ang mga electron ay dumadaloy sa copper foil collector ng negatibong elektrod sa pamamagitan ng conductor, at dumadaloy sa aluminum foil collector ng positive electrode ng baterya sa pamamagitan ng tab, ang negatibong poste ng baterya, ang panlabas na circuit, ang positibong poste at ang positibong poste, at pagkatapos ay dumaloy sa bakal na pospeyt sa pamamagitan ng konduktor. Binabalanse ng lithium positive electrode ang singil ng positive electrode. Matapos ang mga lithium ions ay intercalated sa iron phosphate crystal, ang iron phosphate ay na-convert sa lithium iron phosphate.
Mga tampok ng baterya ng LiFePO4
mas mataas na density ng enerhiya
Ayon sa mga ulat, ang density ng enerhiya ng square aluminum shell lithium iron phosphate na baterya na mass-produce noong 2018 ay humigit-kumulang 160Wh/kg. Sa 2019, maaaring makamit ng ilang mahuhusay na tagagawa ng baterya ang antas na 175-180Wh/kg. Ang teknolohiya at kapasidad ng chip ay ginawang mas malaki, o maaaring makamit ang 185Wh/kg.
mahusay na pagganap ng kaligtasan
Ang electrochemical performance ng cathode material ng lithium iron phosphate na baterya ay medyo stable, na tumutukoy na mayroon itong stable na charging at discharging platform. Samakatuwid, ang istraktura ng baterya ay hindi magbabago sa panahon ng proseso ng pag-charge at pagdiskarga, at hindi ito masusunog at sasabog. Ito ay ligtas pa rin sa ilalim ng mga espesyal na kondisyon tulad ng pagsingil, pagpisil, at acupuncture.
mahabang buhay ng ikot
Ang 1C cycle ng buhay ng mga baterya ng lithium iron phosphate sa pangkalahatan ay umabot sa 2,000 beses, o kahit na higit sa 3,500 beses, habang ang merkado ng pag-iimbak ng enerhiya ay nangangailangan ng higit sa 4,000-5,000 beses, na tinitiyak ang buhay ng serbisyo na 8-10 taon, na mas mataas kaysa sa 1,000 na mga cycle ng mga ternary na baterya. Ang cycle ng buhay ng long-life lead-acid na baterya ay humigit-kumulang 300 beses.
Synthesis ng LiFePO4
Ang proseso ng synthesis ng lithium iron phosphate ay karaniwang naperpekto, at ito ay pangunahing nahahati sa solid phase method at liquid phase method. Kabilang sa mga ito, ang high-temperature solid-phase reaction method ang pinakakaraniwang ginagamit, at pinagsasama ng ilang mananaliksik ang microwave synthesis method sa solid-phase method at ang hydrothermal synthesis method sa liquid-phase method—ang microwave hydrothermal method.
Bilang karagdagan, ang mga pamamaraan ng synthesis ng lithium iron phosphate ay kinabibilangan din ng bionic na pamamaraan, paraan ng pagpapatuyo ng paglamig, paraan ng pagpapatuyo ng emulsification, pamamaraan ng pulsed laser deposition, atbp. Sa pamamagitan ng pagpili ng iba't ibang pamamaraan, ang pag-synthesize ng mga produkto na may maliit na laki ng butil at mahusay na pagganap ng pagpapakalat ay maaaring epektibong paikliin ang pagsasabog landas ng Li+ , ang lugar ng kontak sa pagitan ng dalawang phase ay tumataas, at ang diffusion rate ng Li+ ay tumataas.
Industrial application ng lithium iron phosphate na baterya
Application ng bagong industriya ng sasakyan ng enerhiya
Ang "Energy-saving and New Energy Vehicle Industry Development Plan" ng China ay nagmumungkahi na "ang pangkalahatang layunin ng pagpapaunlad ng bagong enerhiya na sasakyan ay: sa 2020, ang pinagsama-samang produksyon at benta ng mga bagong sasakyang pang-enerhiya ay aabot sa 5 milyong mga yunit, at ang laki ng enerhiya- Ang pagtitipid at bagong industriya ng sasakyan sa enerhiya ay mauuna sa mundo." . Ang mga baterya ng lithium iron phosphate ay malawakang ginagamit sa mga pampasaherong sasakyan, pampasaherong sasakyan, logistik na sasakyan, mababang bilis ng mga de-kuryenteng sasakyan, atbp. dahil sa kanilang mga pakinabang ng mahusay na kaligtasan at mababang gastos. Naimpluwensyahan ng patakaran, ang mga ternary na baterya ay sumasakop sa isang nangingibabaw na posisyon na may bentahe ng density ng enerhiya, ngunit ang mga baterya ng lithium iron phosphate ay sumasakop pa rin ng hindi maaaring palitan na mga pakinabang sa mga pampasaherong sasakyan, logistik na sasakyan at iba pang larangan. Sa larangan ng mga pampasaherong sasakyan, ang mga baterya ng lithium iron phosphate ay umabot ng humigit-kumulang 76%, 81%, 78% ng ika-5, ika-6, at ika-7 batch ng “Catalogue of Recommended Models for the Promotion and Application of New Energy Vehicles” (simula dito tinutukoy bilang “Catalogue”) noong 2018. %, pinapanatili pa rin ang mainstream. Sa larangan ng mga espesyal na sasakyan, ang mga baterya ng lithium iron phosphate ay umabot ng halos 30%, 32%, at 40% ng ika-5, ika-6, at ika-7 na batch ng "Catalogue" noong 2018, ayon sa pagkakabanggit, at ang proporsyon ng mga aplikasyon ay unti-unting tumaas. .
Naniniwala si Yang Yusheng, isang akademiko ng Chinese Academy of Engineering, na ang paggamit ng mga baterya ng lithium iron phosphate sa extended-range na electric vehicle market ay hindi lamang makakapagpabuti sa kaligtasan ng mga sasakyan, ngunit makakasuporta din sa marketization ng extended-range na electric vehicles, inaalis ang mileage, kaligtasan, presyo, at halaga ng mga purong de-kuryenteng sasakyan. Pagkabalisa tungkol sa pag-charge, kasunod na mga isyu sa baterya, atbp. Sa panahon mula 2007 hanggang 2013, maraming kumpanya ng kotse ang naglunsad ng mga proyekto ng pinahabang hanay na mga purong de-kuryenteng sasakyan.
Simulan ang application sa kapangyarihan
Bilang karagdagan sa mga katangian ng mga power lithium na baterya, ang starter lithium iron phosphate na baterya ay mayroon ding kakayahang mag-output ng mataas na kapangyarihan kaagad. Ang tradisyonal na lead-acid na baterya ay pinapalitan ng isang power lithium na baterya na may enerhiyang mas mababa sa isang kilowatt hour, at ang tradisyonal na starter motor at generator ay pinapalitan ng isang BSG motor. , hindi lamang may function ng idling start-stop, ngunit mayroon ding mga function ng engine shutdown at coasting, coasting at braking energy recovery, acceleration booster at electric cruise.
Mga aplikasyon sa merkado ng imbakan ng enerhiya
Ang baterya ng LiFePO4 ay may isang serye ng mga natatanging pakinabang tulad ng mataas na gumaganang boltahe, mataas na density ng enerhiya, mahabang cycle ng buhay, mababang rate ng paglabas sa sarili, walang epekto sa memorya, berdeng proteksyon sa kapaligiran, atbp., at sumusuporta sa stepless expansion, na angkop para sa malakihang electric imbakan ng enerhiya, sa nababagong Enerhiya na mga istasyon ng kuryente ay may magandang mga prospect ng aplikasyon sa mga larangan ng ligtas na koneksyon ng grid ng pagbuo ng kuryente, regulasyon ng rurok ng power grid, mga distributed na istasyon ng kuryente, mga suplay ng kuryente ng UPS, at mga sistema ng pang-emergency na supply ng kuryente.
Ayon sa pinakabagong ulat sa pag-iimbak ng enerhiya na inilabas kamakailan ng GTM Research, isang internasyonal na organisasyon ng pananaliksik sa merkado, ang aplikasyon ng mga proyekto sa pag-iimbak ng enerhiya sa gilid ng grid sa China noong 2018 ay nagpatuloy sa pagtaas ng pagkonsumo ng mga baterya ng lithium iron phosphate.
Sa pagtaas ng merkado ng pag-iimbak ng enerhiya, sa mga nakaraang taon, ang ilang kumpanya ng baterya ng kuryente ay nagtalaga ng negosyo sa pag-iimbak ng enerhiya upang magbukas ng mga bagong merkado ng aplikasyon para sa mga baterya ng lithium iron phosphate. Sa isang banda, dahil sa mga katangian ng ultra-mahabang buhay, ligtas na paggamit, malaking kapasidad, at berdeng proteksyon sa kapaligiran, ang lithium iron phosphate ay maaaring ilipat sa larangan ng pag-iimbak ng enerhiya, na magpapalawak ng value chain at magsusulong ng pagtatatag ng isang bagong modelo ng negosyo. Sa kabilang banda, ang sistema ng imbakan ng enerhiya na sumusuporta sa baterya ng lithium iron phosphate ay naging pangunahing pagpipilian sa merkado. Ayon sa mga ulat, sinubukang gamitin ang mga baterya ng lithium iron phosphate sa mga electric bus, electric truck, user-side at grid-side frequency regulation.
1. Ligtas na koneksyon sa grid ng renewable energy power generation tulad ng wind power generation at photovoltaic power generation. Ang likas na randomness, intermittency at volatility ng wind power generation ay tumutukoy na ang malakihang pag-unlad nito ay tiyak na magkakaroon ng malaking epekto sa ligtas na operasyon ng power system. Sa mabilis na pag-unlad ng industriya ng wind power, lalo na ang karamihan sa mga wind farm sa aking bansa ay "malakihang sentralisadong pag-unlad at long-distance transmission", ang grid-connected power generation ng large-scale wind farm ay nagdudulot ng matinding hamon sa operasyon at kontrol ng malalaking grids ng kuryente.
Ang photovoltaic power generation ay apektado ng ambient temperature, solar light intensity at weather conditions, at ang photovoltaic power generation ay nagpapakita ng mga katangian ng random fluctuations. ang aking bansa ay nagpapakita ng isang trend ng pag-unlad ng "desentralisadong pag-unlad, mababang boltahe sa pag-access sa site" at "malakihang pag-unlad, katamtaman at mataas na boltahe na pag-access", na naglalagay ng mas mataas na mga kinakailangan para sa regulasyon ng peak ng power grid at ligtas na operasyon ng mga sistema ng kuryente.
Samakatuwid, ang malalaking kapasidad na mga produkto ng pag-iimbak ng enerhiya ay naging pangunahing salik sa paglutas ng kontradiksyon sa pagitan ng grid at pagbuo ng nababagong enerhiya. Ang sistema ng pag-iimbak ng enerhiya ng baterya ng lithium iron phosphate ay may mga katangian ng mabilis na conversion ng mga kondisyon sa pagtatrabaho, flexible operation mode, mataas na kahusayan, kaligtasan at proteksyon sa kapaligiran, at malakas na scalability. Lokal na problema sa pagkontrol ng boltahe, pagbutihin ang pagiging maaasahan ng renewable energy power generation at pagbutihin ang kalidad ng kapangyarihan, upang ang renewable energy ay maging tuluy-tuloy at matatag na supply ng kuryente. [2]
Sa patuloy na pagpapalawak ng kapasidad at sukat, at ang patuloy na kapanahunan ng pinagsama-samang teknolohiya, ang halaga ng mga sistema ng pag-iimbak ng enerhiya ay higit na mababawasan. Pagkatapos ng mga pangmatagalang pagsubok sa kaligtasan at pagiging maaasahan, ang mga sistema ng pag-iimbak ng enerhiya ng baterya ng lithium iron phosphate ay inaasahang gagamitin sa renewable energy gaya ng wind power at photovoltaic power generation. Ito ay malawakang ginagamit sa ligtas na koneksyon ng grid ng pagbuo ng enerhiya at ang pagpapabuti ng kalidad ng kuryente.
2. Power grid peak regulation. Ang pangunahing paraan ng power grid peak regulation ay palaging pumped storage power stations. Dahil ang pumped-storage power station ay kailangang magtayo ng dalawang reservoir, ang upper at lower reservoirs, na lubhang pinaghihigpitan ng geographical na mga kondisyon, hindi madaling magtayo sa plain area, at ang lugar ay malaki at ang gastos sa pagpapanatili ay mataas. Ang paggamit ng lithium iron phosphate battery energy storage system upang palitan ang pumped storage power station, upang makayanan ang peak load ng power grid, hindi limitado sa mga heograpikal na kondisyon, libreng pagpili ng site, mas kaunting pamumuhunan, mas mababa ang trabaho sa lupa, mababang gastos sa pagpapanatili, ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa proseso ng kapangyarihan grid peak regulasyon.
3. Ibinahagi ang istasyon ng kuryente.
Dahil sa mga depekto ng mismong malaking grid ng kuryente, mahirap igarantiya ang kalidad, kahusayan, kaligtasan at pagiging maaasahan ng mga kinakailangan ng power supply. Para sa mahahalagang unit at negosyo, kadalasang kailangan ang dalawahang power supply o kahit maramihang power supply bilang backup at proteksyon. Ang sistema ng pag-iimbak ng enerhiya ng baterya ng lithium iron phosphate ay maaaring mabawasan o maiwasan ang pagkawala ng kuryente na sanhi ng mga pagkabigo ng power grid at iba't ibang mga hindi inaasahang pangyayari, at matiyak ang ligtas at maaasahang supply ng kuryente sa mga ospital, bangko, command at control center, mga sentro ng pagproseso ng data, industriya ng kemikal na materyal at katumpakan mga tagagawang industriya. Gampanan ang isang mahalagang papel.
4UPS power supply. Ang tuloy-tuloy at mabilis na pag-unlad ng ekonomiya ng China ay humantong sa desentralisasyon ng mga pangangailangan ng mga gumagamit ng suplay ng kuryente ng UPS, na naging sanhi ng mas maraming industriya at mas maraming negosyo na magkaroon ng patuloy na pangangailangan para sa suplay ng kuryente ng UPS.
Kung ikukumpara sa mga lead-acid na baterya, ang mga lithium iron phosphate na baterya ay may mga pakinabang ng mahabang cycle ng buhay, kaligtasan at katatagan, berdeng proteksyon sa kapaligiran, at mababang self-discharge rate. ay malawakang gagamitin.
Mga aplikasyon sa ibang larangan
Ang mga baterya ng lithium iron phosphate ay malawak ding ginagamit sa larangan ng militar dahil sa kanilang magandang buhay sa pag-ikot, kaligtasan, pagganap ng mababang temperatura at iba pang mga pakinabang. Noong Oktubre 10, 2018, isang kumpanya ng baterya sa Shandong ang gumawa ng malakas na hitsura sa unang Qingdao Military-Civilian Integration Technology Innovation Achievement Exhibition, at nagpakita ng mga produktong militar kabilang ang -45℃ na mga bateryang napakababa ng temperatura ng militar.
Lithium iron phosphate na sistema ng pag-iimbak ng enerhiya ng baterya
Ang LiFePO4 na baterya ay may isang serye ng mga natatanging pakinabang tulad ng mataas na gumaganang boltahe, mataas na density ng enerhiya, mahabang cycle ng buhay, berdeng proteksyon sa kapaligiran, atbp., at sumusuporta sa stepless expansion, at maaaring magamit para sa malakihang pag-iimbak ng elektrikal na enerhiya pagkatapos na bumuo ng isang imbakan ng enerhiya sistema. Ang lithium iron phosphate battery energy storage system ay binubuo ng lithium iron phosphate battery pack, isang battery management system (BMS), isang converter device (rectifier, inverter), isang central monitoring system, at isang transformer.
Sa yugto ng pag-charge, sinisingil ng intermittent power supply o power grid ang energy storage system, at ang alternating current ay itinutuwid sa direct current sa pamamagitan ng rectifier para singilin ang energy storage battery module at mag-imbak ng enerhiya; sa yugto ng pagdiskarga, ang sistema ng pag-iimbak ng enerhiya ay naglalabas sa grid ng kuryente o ang pag-load, at ang module ng baterya ng pag-imbak ng enerhiya Ang kapangyarihan ng DC ng inverter ay na-convert sa kapangyarihan ng AC sa pamamagitan ng inverter, at ang output ng inverter ay kinokontrol ng central monitoring system , na maaaring magbigay ng stable na power output sa grid o load.
Echelon na paggamit ng lithium iron phosphate na baterya
Sa pangkalahatan, ang retiradong lithium iron phosphate na baterya ng mga de-koryenteng sasakyan ay mayroon pa ring halos 80% ng kapasidad na natitira, at mayroon pa ring 20% ng kapasidad mula sa mas mababang limitasyon na 60% na ganap na na-scrap na kapasidad, na maaaring magamit sa mga pagkakataong may mas mababang kapasidad. kinakailangan ng kuryente kaysa sa mga sasakyan, tulad ng mga de-kuryenteng sasakyan na may mababang bilis, mga base station ng komunikasyon, atbp., upang mapagtanto ang paggamit ng cascade ng mga basurang baterya. Ang mga baterya ng lithium iron phosphate na nagretiro mula sa mga sasakyan ay may mataas pa ring halaga sa paggamit. Ang cascade utilization process ng power battery ay ang mga sumusunod: enterprise recycling retired battery – dismantling – testing and grading – sorting by capacity – battery module reorganization. Sa antas ng paghahanda ng baterya, ang natitirang density ng enerhiya ng basurang lithium iron phosphate na baterya ay maaaring umabot sa 60~90Wh/kg, at ang buhay ng pag-recycle ay maaaring umabot ng 400~1000 beses. Sa pagpapabuti ng antas ng paghahanda ng baterya, ang buhay ng pag-recycle ay maaaring higit pang mapabuti. Kung ikukumpara sa mga lead-acid na baterya na may cycle life na 45Wh/kg at isang cycle life na humigit-kumulang 500 beses, ang mga waste lithium iron phosphate na baterya ay mayroon pa ring mga pakinabang sa pagganap. Bukod dito, ang halaga ng basurang lithium iron phosphate na baterya ay mababa, 4000~10000 yuan/t lamang, na napakatipid.
Mga katangian ng pagre-recycle ng mga baterya ng lithium iron phosphate
Mabilis na paglaki at malalaking scrap
Mula nang umunlad ang industriya ng de-kuryenteng sasakyan, ang Tsina ay naging pinakamalaking merkado ng mamimili sa mundo para sa lithium iron phosphate. Lalo na mula 2012 hanggang 2013, ang rate ng paglago ay halos 200%. Noong 2013, ang dami ng benta ng lithium iron phosphate sa China ay humigit-kumulang 5797t, na nagkakahalaga ng higit sa 50% ng mga pandaigdigang benta.
Noong 2014, 75% ng lithium iron phosphate cathode na materyales ang naibenta sa China. Ang teoretikal na buhay ng mga baterya ng lithium iron phosphate ay 7 hanggang 8 taon (kinakalkula sa 7 taon). Inaasahan na humigit-kumulang 9400t ng lithium iron phosphate ang aalisin sa 2021. Kung ang malaking halaga ng basura ay hindi ginagamot, ito ay magdadala hindi lamang ng polusyon sa kapaligiran, kundi pati na rin ng basura sa enerhiya at pagkawala ng ekonomiya.
Makabuluhang pinsala
Ang LiPF6, organic carbonate, tanso at iba pang mga kemikal na nilalaman sa mga baterya ng lithium iron phosphate ay nakalista sa listahan ng pambansang mapanganib na basura. Ang LiPF6 ay lubhang kinakaing unti-unti at madaling nabubulok upang makabuo ng HF sa pakikipag-ugnay sa tubig; ang mga organikong solvent at ang kanilang decomposition at hydrolysis na mga produkto ay magdudulot ng malubhang polusyon sa atmospera, tubig, lupa, at makapinsala sa ecosystem; ang mga mabibigat na metal tulad ng tanso ay naipon sa kapaligiran, at kalaunan ay napinsala ang mga tao sa pamamagitan ng biological chain; kapag ang posporus ay pumasok sa mga lawa at iba pang mga anyong tubig, napakadaling magdulot ng eutrophication ng mga anyong tubig. Makikita na kung hindi ire-recycle ang mga itinapon na lithium iron phosphate na baterya, magdudulot ito ng malaking pinsala sa kapaligiran at kalusugan ng tao.
Ang teknolohiya sa pagre-recycle ay hindi pa nasa hustong gulang
Ang umiiral na data ay nagpapakita na ang pag-recycle ng mga basurang lithium iron phosphate na baterya ay nahahati sa dalawang uri: ang isa ay para mabawi ang mga metal, at ang isa ay para muling buuin ang lithium iron phosphate cathode materials.
(1) Basang pagbawi ng lithium at iron
Ang ganitong uri ng proseso ay pangunahin upang mabawi ang lithium. Dahil ang lithium iron phosphate ay hindi naglalaman ng mahahalagang metal, ang proseso ng pagbawi ng lithium cobaltate ay binago. Una, ang baterya ng lithium iron phosphate ay disassembled upang makakuha ng isang positibong materyal na elektrod, na durog at sinala upang makakuha ng pulbos; pagkatapos ay isang alkaline na solusyon ay idinagdag sa pulbos upang matunaw ang mga aluminyo at aluminyo oksido, at sinala upang makakuha ng isang nalalabi sa filter na naglalaman ng lithium, bakal, atbp.; ang nalalabi sa filter ay ginagamit Ang pinaghalong solusyon ng sulfuric acid at hydrogen peroxide (reducing agent) ay nile-leach upang makakuha ng leaching solution; pagdaragdag ng alkali upang mamuo ang ferric hydroxide, at pagsala upang makakuha ng filtrate; pagsunog ng ferric hydroxide upang makakuha ng ferric oxide; sa wakas ay pagsasaayos ng pH value ng leaching solution (5.0 ~ 8.0), pag-filter Ang filtrate ay nakuha mula sa leaching solution, at ang solid sodium carbonate ay idinagdag sa concentrate at crystallize upang makakuha ng lithium carbonate.
(2) Muling nabuong lithium iron phosphate
Ang nag-iisang pagbawi ng isang partikular na elemento ay gumagawa ng pang-ekonomiyang benepisyo ng pagbawi ng lithium iron phosphate na walang mahahalagang metal na medyo mababa. Samakatuwid, ang solid-phase regeneration ng lithium iron phosphate ay pangunahing ginagamit upang gamutin ang mga basurang lithium iron phosphate na baterya. Ang prosesong ito ay may mataas na benepisyo sa pagbawi at mataas na komprehensibong rate ng paggamit ng mga mapagkukunan.
Una, ang baterya ng lithium iron phosphate ay disassembled upang makuha ang positibong materyal ng elektrod, na durog at sinala upang makakuha ng pulbos; pagkatapos nito, ang natitirang grapayt at binder ay tinanggal sa pamamagitan ng paggamot sa init, at pagkatapos ay ang alkaline na solusyon ay idinagdag sa pulbos upang matunaw ang mga aluminyo at aluminyo oksido; I-filter ang residue na naglalaman ng lithium, iron, atbp., pag-aralan ang molar ratio ng iron, lithium at phosphorus sa filter residue, magdagdag ng iron source, lithium source at phosphorus source, ayusin ang molar ratio ng iron, lithium at phosphorus sa 1:1: 1; magdagdag ng carbon source, Pagkatapos ng ball milling, ang bagong lithium iron phosphate cathode material ay nakuha sa pamamagitan ng calcining sa isang inert na kapaligiran.
Hindi kumpletong sistema ng pag-recycle
Ang pambansang "863" na plano, "973" na plano at "Ikalabing-isang Limang Taon" na high-tech na plano sa pagpapaunlad ng industriya ay lahat ay nag-uuri sa mga baterya ng lithium iron phosphate bilang pangunahing mga lugar ng suporta, ngunit ang mga teknikal na kinakailangan sa produksyon ng baterya ay medyo mahigpit, na nagreresulta sa mataas na presyo ng baterya . Sa mga de-kuryenteng motorsiklo at isang maliit na bilang ng mga kotse. Samakatuwid, ang mga baterya ng kapangyarihan ng sasakyan ay hindi pa na-scrap sa malalaking dami, at ang sistema at propesyonal na sistema ng pag-recycle ng baterya ng kapangyarihan ng sasakyan ay hindi pa naitatag. Ang umiiral na sistema ng pag-recycle ay may ilang mga problema, at ang kahusayan sa pag-recycle ay mababa.
Ang problemang ito ay pangunahing sanhi ng mga sumusunod na aspeto:
(1) Mas kaunting recyclable na halaga
Ang isang malaking bilang ng mga ginamit na baterya ay nakakalat sa mga kamay ng mga tao, ngunit ang mga tao ay walang lugar upang ilagay ang mga ito, kaya ang mga ito ay itinatapon kasama ng mga domestic na basura, upang ang mga basurang baterya na nakuhang muli mula sa mga indibidwal ay halos zero, at karamihan ng mga recycled na baterya ay ginawa sa proseso ng produksyon ng mga negosyo ng produksyon Scrap o lumang mga materyales sa stock, ang bilang ng mga malalaking baterya na nabawi ay mas kaunti.
(2) Ang sistema ng pag-recycle ay hindi perpekto
Ang isang sistema na nakatuon sa pag-recycle ng mga baterya ay hindi pa naitatag sa China, at ito ay higit sa lahat ang malawak na koleksyon ng mga maliliit na workshop. ang aking bansa ay isang pangunahing producer at mamimili ng mga baterya ng lithium-ion, ngunit dahil sa malaking populasyon nito, ang pagmamay-ari ng per capita ng baterya ay medyo maliit. Sa loob ng mahabang panahon, ang mga kumpanya ng pag-recycle ay hindi nag-recycle ng mga indibidwal na baterya ng lithium-ion na walang halaga sa pag-recycle.
(3) Mataas na hadlang sa pagpasok
Kung nais ng isang negosyo na mag-recycle at magtapon ng mga ginamit na baterya, dapat itong mag-aplay para sa isang lisensya sa negosyo para sa mapanganib na basura alinsunod sa "Batas sa Proteksyon sa Kalikasan ng Republika ng Tsina" at sa "Mga Pamamaraang Pamamaraan para sa Mga Pahintulot sa Karanasan ng Mapanganib na Basura". Sa kabaligtaran, mayroong isang malaking bilang ng mga small-scale at low-tech na kumpanya, na nagiging sanhi ng problema na ang mga baterya ay hindi maaaring kolektahin sa isang sentralisadong paraan.
(4) Mataas na gastos sa pagbawi
Ang isang malaking bilang ng mga lithium iron phosphate na materyales ay ginagamit sa positibong elektrod ng mga power o energy storage na mga baterya, at ang demand ay mas malaki kaysa sa mga ordinaryong maliliit na baterya. Ang pag-recycle ng mga ito ay may mataas na halaga sa lipunan, ngunit ang gastos sa pag-recycle ay mataas, at ang mga baterya ng lithium iron phosphate ay hindi naglalaman ng mahahalagang Metal na may mababang halaga sa ekonomiya.
(5) Mahinang kamalayan sa pag-recycle
Sa mahabang panahon, walang gaanong publisidad at edukasyon sa pagre-recycle ng mga ginamit na baterya sa aking bansa, na nagreresulta sa kakulangan ng malalim na pag-unawa ng mga mamamayan sa mga panganib sa polusyon ng mga ginamit na baterya, at walang kamalayan sa mulat na pag-recycle.
Pagbuwag at pag-recycle ng mga baterya ng lithium iron phosphate
Ang mga baterya na walang cascade utilization value sa mga retiradong lithium iron phosphate na baterya at mga baterya pagkatapos ng cascade utilization ay papasok sa yugto ng pagtatanggal-tanggal at pag-recycle. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga baterya ng lithium iron phosphate at mga baterya ng ternary na materyal ay ang mga ito ay hindi naglalaman ng mabibigat na metal, at ang pagbawi ay pangunahin sa Li, P, at Fe. Ang idinagdag na halaga ng mga nakuhang produkto ay mababa, at isang murang ruta sa pagbawi ay kailangang bumuo. Mayroong dalawang pangunahing paraan ng pag-recycle: paraan ng sunog at paraan ng basa.
Proseso ng pagbawi ng sunog
Ang tradisyunal na pagbawi ng sunog sa pangkalahatan ay mataas na temperatura na pagsunog ng mga electrode sheet, na sumusunog sa carbon at organikong bagay sa mga fragment ng electrode, at ang natitirang abo na hindi masusunog ay sa wakas ay sinusuri upang makakuha ng mga pinong powder na materyales na naglalaman ng mga metal at metal oxide. Ang proseso ng pamamaraang ito ay simple, ngunit ang proseso ng paggamot ay mahaba at ang komprehensibong pagbawi ng mga mahahalagang metal ay mababa. Ang pinahusay na teknolohiya sa pagbawi ng sunog ay nag-aalis ng organic binder sa pamamagitan ng calcination, naghihiwalay sa lithium iron phosphate powder mula sa aluminum foil, at nakakakuha ng lithium iron phosphate material, at pagkatapos ay nagdaragdag ng naaangkop na dami ng mga hilaw na materyales upang makuha ang kinakailangang lithium, iron, at phosphorus . Molar ratio, isang bagong lithium iron phosphate ay na-synthesize ng isang high-temperature na solid-phase na paraan. Ayon sa mga pagtatantya sa gastos, ang pinahusay na pyro-dry recycling ng mga basurang lithium iron phosphate na baterya ay maaaring kumita, ngunit ang bagong handa na lithium iron phosphate ayon sa proseso ng pag-recycle na ito ay maraming dumi at hindi matatag na pagganap.
Basang proseso ng pag-recycle
Ang wet recovery ay pangunahing upang matunaw ang mga metal ions sa lithium iron phosphate na baterya sa pamamagitan ng acid-base solution, at higit pang gumamit ng precipitation, adsorption, atbp. upang kunin ang mga dissolved metal ions sa anyo ng mga oxide at salts. Karamihan sa mga proseso ng reaksyon ay gumagamit ng H2SO4, NaOH at Reagents tulad ng H2O2. Ang proseso ng wet recycling ay simple, ang mga kinakailangan sa kagamitan ay hindi mataas, at ito ay angkop para sa industriyal na produksyon.
Ang basang pag-recycle ng mga baterya ng lithium iron phosphate ay pangunahing batay sa pag-recycle ng mga positibong electrodes. Kapag ang lithium iron phosphate positive electrode ay nakuhang muli sa pamamagitan ng wet process, ang aluminum foil current collector ay dapat na ihiwalay muna mula sa positive electrode active material. Ang isa sa mga pamamaraan ay ang paggamit ng lihiya upang matunaw ang kasalukuyang kolektor, at ang aktibong materyal ay hindi tumutugon sa lihiya, at ang aktibong materyal ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagsasala. Ang pangalawang paraan ay ang pag-dissolve ng binder PVDF na may organic solvent, upang ang lithium iron phosphate positive electrode material ay ihiwalay sa aluminum foil, ang aluminum foil ay muling ginagamit, ang aktibong materyal ay maaaring sumailalim sa kasunod na paggamot, at ang organic solvent maaaring dalisayin upang mapagtanto ang pag-recycle nito. Kung ikukumpara sa dalawang pamamaraan, ang pangalawang paraan ay mas palakaibigan at ligtas. Ang isa sa pagbawi ng lithium iron phosphate sa positibong elektrod ay upang makabuo ng lithium carbonate. Ang paraan ng pag-recycle na ito ay may mababang halaga at pinagtibay ng karamihan sa mga negosyong nagre-recycle ng lithium iron phosphate. Gayunpaman, ang iron phosphate (content 95%), ang pangunahing bahagi ng lithium iron phosphate, ay hindi na-recycle, na nagreresulta sa isang pag-aaksaya ng mga mapagkukunan.
Ang perpektong paraan ng pagbawi ng basa ay ang pag-convert ng mga basurang lithium iron phosphate cathode na materyales sa mga lithium salt at iron phosphate upang makamit ang ganap na pagbawi ng elemento ng Li, Fe, at P. Upang gawing lithium salt at iron phosphate ang lithium ferrous phosphate, kailangan ng ferrous iron. upang ma-oxidized sa ferric iron, at ang lithium ay na-leach sa pamamagitan ng acid leaching o alkali leaching. Ang ilang mga iskolar ay gumagamit ng oxidative calcination upang paghiwalayin ang mga aluminum flakes at lithium iron phosphate, at pagkatapos ay pag-leaching at paghihiwalay ng sulfuric acid upang makakuha ng krudo na bakal na pospeyt, at ang solusyon ay na-decontaminate ng sodium carbonate upang mamuo sa lithium carbonate; ang filtrate ay evaporated at crystallized upang makakuha ng anhydrous sodium sulfate na produkto at ibinebenta bilang isang by-product; Ang krudo na bakal na pospeyt ay higit na pinadalisay upang makakuha ng antas ng baterya na bakal na pospeyt, na maaaring magamit para sa paghahanda ng mga materyal na lithium iron phosphate. Ang prosesong ito ay medyo mature pagkatapos ng mga taon ng pananaliksik.
Baterya ng Keheng Self-Heating
100AH 12V Low Temperature Heating Enable
Saklaw ng Mga Produkto ng Keheng New Energy
Baterya ng escooter/ebike
12V/24V LiFePO4 na Baterya
Portable na istasyon ng kuryente
Mga sistema ng imbakan ng enerhiya ng ESS
MGA DEEP CYCLE BATTERIES na May BMS(lifepo4 Lithium Battery)
Mababang Temperatura 24V 60AH Deep Cycle LiFePO4 na Baterya
