Lityum demir fosfat pil, pozitif elektrot malzemesi olarak lityum demir fosfat (LiFePO4) ve negatif elektrot malzemesi olarak karbon kullanan bir lityum iyon pildir.
Şarj işlemi sırasında, lityum demir fosfattaki lityum iyonlarının bir kısmı çıkarılır, elektrolit aracılığıyla negatif elektrota aktarılır ve negatif elektrot karbon malzemesine gömülür; Aynı zamanda pozitif elektrottan elektronlar serbest bırakılır ve kimyasal reaksiyonun dengesini korumak için harici devreden negatif elektrota ulaşır. Deşarj işlemi sırasında, lityum iyonları negatif elektrottan çıkar ve elektrolit aracılığıyla pozitif elektrota ulaşır. Aynı zamanda, negatif elektrot elektronları serbest bırakır ve dış dünyaya enerji sağlamak için pozitif elektrota dış devreden ulaşır.
Çince adı: 磷酸铁锂电池
Yabancı isim: Lityum demir fosfat Pil
Kısaltma: LIFEPO4
Pozitif elektrot: lityum demir fosfat
Negatif Elektrot: Karbon (Grafit)
Anma gerilimi: 3.2V şarj
Kesme gerilimi: 3.6V~3.65V
Avantajları: yüksek çalışma voltajı, yüksek enerji yoğunluğu, uzun çevrim ömrü, iyi güvenlik performansı, düşük kendi kendine deşarj oranı, hafıza etkisi yok
Lityum demir fosfat pile giriş
LiFePO4'ün kristal yapısında oksijen atomları, altıgen sıkı bir düzende düzenlenmiştir.
PO43-tetrahedra ve FeO6 oktahedra kristalin uzamsal iskeletini oluşturur, Li ve Fe oktahedral boşlukları işgal ederken, P dörtyüzlü boşlukları işgal eder, burada Fe oktahedranın köşe paylaşım pozisyonlarını ve Li kenar paylaşım pozisyonlarını işgal eder. oktahedradan. Kristalin bc düzleminde FeO6 oktahedralar birbirine, b ekseni yönünde LiO6 oktahedral yapılar zincir benzeri bir yapı oluşturacak şekilde birbirine bağlanır. 1 FeO6 oktahedron, 2 LiO6 oktahedron ve 1 PO43-tetrahedron ile kenarları paylaşır.
FeO6 kenar paylaşımlı oktahedral ağın süreksizliği nedeniyle elektronik iletim oluşturulamaz; aynı zamanda, PO43-tetrahedron, kafesin hacim değişimini sınırlar, bu da Li+'nın deinterkalasyonunu ve elektron difüzyonunu etkiler, bu da LiFePO4 katot malzemesinin elektronik iletkenliği ve iyon difüzyonu ile sonuçlanır. Çok verimsiz.
LiFePO4 pilin teorik spesifik kapasitesi yüksektir (yaklaşık 170mAh/g) ve deşarj platformu 3.4V'dir. Li+, şarj ve deşarjı gerçekleştirmek için pozitif ve negatif elektrotlar arasında ileri geri de-interkalasyona tabi tutulur. Şarj sırasında bir oksidasyon reaksiyonu meydana gelir, Li+ pozitif elektrottan göç eder ve elektrolit yoluyla negatif elektrota gömülür. Demir Fe2+'dan Fe3+'ya değişir ve bir oksidasyon reaksiyonu meydana gelir.
Lityum demir fosfat pilin yapısal özellikleri
Lityum demir fosfat pilin sol tarafı, pilin pozitif elektrotuna bir alüminyum folyo ile bağlanan olivin yapılı LiFePO4 malzemeden oluşan bir pozitif elektrottur. Sağda, pilin negatif elektrotuna bakır bir folyo ile bağlanan karbondan (grafit) oluşan pilin negatif elektrotu bulunur. Ortada, lityum iyonlarının geçebildiği ancak elektronların geçemediği pozitif ve negatif elektrotları ayıran bir polimer ayırıcı bulunur. Pilin içi elektrolit ile doldurulur ve pil metal bir kasa ile hava geçirmez şekilde kapatılır.
Lityum demir fosfat pilin şarj-deşarj reaksiyonu, LiFePO4 ve FePO4'ün iki fazı arasında gerçekleştirilir. Şarj işlemi sırasında, LiFePO4, FePO4'ü oluşturmak için lityum iyonlarından kademeli olarak ayrılır ve deşarj işlemi sırasında, LiFePO4'ü oluşturmak için lityum iyonları FePO4'e eklenir.
Lityum demir fosfat pilin şarj ve deşarj prensibi
Pil şarj edildiğinde, lityum iyonları lityum demir fosfat kristalinden kristal yüzeye göç eder, elektrik alan kuvvetinin etkisi altında elektrolite girer, daha sonra ayırıcıdan geçer ve daha sonra grafit kristalinin yüzeyine göç eder. elektrolit ve ardından grafit kafesin içine gömülür.
Aynı zamanda, elektronlar iletken aracılığıyla pozitif elektrotun alüminyum folyo toplayıcısına akar, pilin negatif elektrotunun bakır folyo toplayıcısına sekme yoluyla akar, pilin pozitif kutbu, harici devre, negatif kutup ve negatif kutup ve ardından iletken üzerinden grafit negatif kutbuna akar. , böylece negatif elektrotun yükü bir dengeye ulaşır. Lityum iyonları, lityum demir fosfattan ayrıştırıldıktan sonra, lityum demir fosfat, demir fosfata dönüştürülür.
Pil boşaldığında, lityum iyonları grafit kristalinden deinterkalasyona tabi tutulur, elektrolite girer ve daha sonra ayırıcıdan geçer, elektrolit yoluyla lityum demir fosfat kristalinin yüzeyine göç eder ve daha sonra kafese yeniden yerleştirilir. lityum demir fosfat.
Aynı zamanda, elektronlar iletken aracılığıyla negatif elektrotun bakır folyo toplayıcısına akar ve pilin pozitif elektrotunun alüminyum folyo toplayıcısına sekmeden, pilin negatif kutbundan, harici devreden akar, pozitif kutup ve pozitif kutup ve ardından iletken boyunca demir fosfata akar. Lityum pozitif elektrot, pozitif elektrotun yükünü dengeler. Lityum iyonları demir fosfat kristali içine girdikten sonra demir fosfat, lityum demir fosfata dönüştürülür.
LiFePO4 pilin özellikleri
daha yüksek enerji yoğunluğu
Raporlara göre, 2018'de seri üretilen kare alüminyum kabuklu lityum demir fosfat pilin enerji yoğunluğu yaklaşık 160Wh/kg'dır. 2019'da bazı mükemmel pil üreticileri muhtemelen 175-180Wh/kg seviyesine ulaşabilir. Çip teknolojisi ve kapasitesi büyütülür veya 185Wh/kg elde edilebilir.
iyi güvenlik performansı
Lityum demir fosfat pilin katot malzemesinin elektrokimyasal performansı, kararlı bir şarj ve deşarj platformuna sahip olduğunu belirleyen nispeten kararlıdır. Bu nedenle pilin yapısı, şarj ve deşarj işlemi sırasında değişmeyecek, yanmayacak ve patlamayacaktır. Şarj etme, sıkma, akupunktur gibi özel durumlarda hala çok güvenlidir.
uzun çevrim ömrü
Lityum demir fosfat pillerin 1C çevrim ömrü genellikle 2,000 kata, hatta 3,500 kattan fazlaya ulaşırken, enerji depolama pazarı 4,000-5,000 kattan fazla gerektirir ve bu da 8 devirden daha yüksek olan 10-1,000 yıllık bir hizmet ömrü sağlar. üçlü piller. Uzun ömürlü kurşun-asit akülerin çevrim ömrü yaklaşık 300 kattır.
LiFePO4 sentezi
Lityum demir fosfatın sentez süreci temel olarak mükemmelleştirilmiştir ve esas olarak katı faz yöntemine ve sıvı faz yöntemine ayrılmıştır. Bunlar arasında, yüksek sıcaklıkta katı faz reaksiyon yöntemi en yaygın kullanılanıdır ve bazı araştırmacılar katı faz yönteminde mikrodalga sentez yöntemini ve sıvı faz yönteminde hidrotermal sentez yöntemini birleştirir - mikrodalga hidrotermal yöntemi.
Ek olarak, lityum demir fosfat sentez yöntemleri ayrıca biyonik yöntem, soğutma kurutma yöntemi, emülsifikasyon kurutma yöntemi, darbeli lazer biriktirme yöntemi vb. İçerir. Farklı yöntemler seçerek, küçük parçacık boyutuna ve iyi dağılım performansına sahip ürünlerin sentezlenmesi difüzyonu etkili bir şekilde kısaltabilir. Li+ yolu, iki faz arasındaki temas alanı artar ve Li+'nın difüzyon hızı artar.
Lityum demir fosfat pilin endüstriyel uygulaması
Yeni enerjili araç endüstrisinin uygulanması
Çin'in “Enerji Tasarrufu ve Yeni Enerji Aracı Endüstrisi Geliştirme Planı”, “yeni enerjili araç geliştirmenin genel hedefinin şu olduğunu öne sürüyor: 2020 yılına kadar, yeni enerji araçlarının kümülatif üretimi ve satışı 5 milyon adede ulaşacak ve enerji ölçeği- Tasarruf ve yeni enerjili araç sektörü dünyada ön planda olacak” dedi. . Lityum demir fosfat piller, iyi güvenlik ve düşük maliyet avantajlarından dolayı binek araçlarda, binek araçlarda, lojistik araçlarda, düşük hızlı elektrikli araçlarda vb. yaygın olarak kullanılmaktadır. Politikadan etkilenen üçlü piller, enerji yoğunluğu avantajıyla baskın bir konuma sahiptir, ancak lityum demir fosfat piller, binek araçlarda, lojistik araçlarda ve diğer alanlarda hala yeri doldurulamaz avantajlara sahiptir. Binek otomobiller alanında, lityum demir fosfat piller, “Yeni Enerji Araçlarının Tanıtımı ve Uygulanmasına Yönelik Tavsiye Edilen Modeller Kataloğu”nun 76., 81. ve 78. partilerinin yaklaşık %5, %6, %7'ini oluşturuyordu (bundan böyle anılacaktır). 2018 yılında “Katalog” olarak anılacaktır. %, hala ana akımını koruyor. Özel araçlar alanında, lityum demir fosfat piller 30 yılında “Katalog”un 32., 40. ve 5. partilerinin sırasıyla yaklaşık %6'unu, %7'sini ve %2018'ını oluşturmuş ve uygulama oranları giderek artmıştır. .
Çin Mühendislik Akademisi akademisyeni Yang Yusheng, uzun menzilli elektrikli araç pazarında lityum demir fosfat pillerin kullanılmasının sadece araçların güvenliğini artırmakla kalmayıp, aynı zamanda uzun menzilli elektrikli araçların pazarlanmasını da destekleyebileceğine inanıyor. saf elektrikli araçların kilometre, güvenlik, fiyat ve maliyetini ortadan kaldırmak. Şarj etme endişesi, pil sorunları vb. 2007'den 2013'e kadar olan dönemde, birçok otomobil şirketi genişletilmiş menzilli saf elektrikli araç projeleri başlattı.
Güç açıkken uygulamayı başlatın
Güç lityum pillerin özelliklerine ek olarak, marş motoru lityum demir fosfat pil, anlık olarak yüksek güç çıkışı verme yeteneğine de sahiptir. Geleneksel kurşun-asit pil, bir kilovat saatten daha az enerjiye sahip bir güç lityum pil ile değiştirilir ve geleneksel marş motoru ve jeneratörün yerini bir BSG motoru alır. , sadece rölantide çalıştırma-durdurma işlevine sahip değildir, aynı zamanda motoru durdurma ve boşta hareket etme, boşta hareket etme ve frenleme enerji geri kazanımı, hızlanma yükseltici ve elektrikli seyir işlevlerine de sahiptir.
Enerji depolama pazarındaki uygulamalar
LiFePO4 pil, yüksek çalışma voltajı, yüksek enerji yoğunluğu, uzun çevrim ömrü, düşük kendi kendine deşarj oranı, hafıza etkisi yok, yeşil çevre koruma vb. gibi bir dizi benzersiz avantaja sahiptir ve büyük ölçekli elektrik için uygun kademesiz genişlemeyi destekler. yenilenebilir Enerji santrallerinde enerji depolama, elektrik üretiminin güvenli şebeke bağlantısı, elektrik şebekesi tepe düzenlemesi, dağıtılmış elektrik santralleri, UPS güç kaynakları ve acil durum güç kaynağı sistemleri alanlarında iyi uygulama beklentilerine sahiptir.
Uluslararası bir pazar araştırma kuruluşu olan GTM Research tarafından yakın zamanda yayınlanan en son enerji depolama raporuna göre, 2018 yılında Çin'de şebeke tarafı enerji depolama projelerinin uygulanması, lityum demir fosfat pillerin tüketimini artırmaya devam etti.
Enerji depolama pazarının artmasıyla birlikte, son yıllarda bazı güç pili şirketleri, lityum demir fosfat piller için yeni uygulama pazarları açmak için enerji depolama işini devreye soktu. Bir yandan, ultra uzun ömür, güvenli kullanım, büyük kapasite ve yeşil çevre koruma özellikleri nedeniyle, lityum demir fosfat, değer zincirini genişletecek ve kurulmasını teşvik edecek enerji depolama alanına aktarılabilir. yeni bir iş modeli. Öte yandan, lityum demir fosfat pili destekleyen enerji depolama sistemi, pazarda ana tercih haline geldi. Raporlara göre lityum demir fosfat piller elektrikli otobüslerde, elektrikli kamyonlarda, kullanıcı tarafı ve şebeke tarafı frekans regülasyonunda kullanılmaya çalışıldı.
1. Rüzgar enerjisi üretimi ve fotovoltaik enerji üretimi gibi yenilenebilir enerji güç üretiminin güvenli şebeke bağlantısı. Rüzgar enerjisi üretiminin doğasında bulunan rastgelelik, aralıklılık ve değişkenlik, büyük ölçekli gelişiminin kaçınılmaz olarak güç sisteminin güvenli çalışması üzerinde önemli bir etkiye sahip olacağını belirlemektedir. Rüzgar enerjisi endüstrisinin hızlı gelişimi ile, özellikle ülkemdeki rüzgar çiftliklerinin çoğu “büyük ölçekli merkezi geliştirme ve uzun mesafeli iletim” dir, büyük ölçekli rüzgar çiftliklerinin şebekeye bağlı elektrik üretimi ciddi zorluklar doğurmaktadır. büyük güç şebekelerinin işletilmesi ve kontrolü.
Fotovoltaik güç üretimi ortam sıcaklığından, güneş ışığı yoğunluğundan ve hava koşullarından etkilenir ve fotovoltaik güç üretimi rastgele dalgalanmaların özelliklerini sunar. ülkem, güç şebekesi tepe düzenlemesi ve güç sistemlerinin güvenli çalışması için daha yüksek gereksinimleri ortaya koyan “merkezi olmayan geliştirme, düşük voltajlı yerinde erişim” ve “büyük ölçekli geliştirme, orta ve yüksek voltajlı erişim” geliştirme eğilimi sunuyor.
Bu nedenle, büyük kapasiteli enerji depolama ürünleri, şebeke ve yenilenebilir enerji üretimi arasındaki çelişkiyi çözmede kilit bir faktör haline geldi. Lityum demir fosfat pil enerji depolama sistemi, çalışma koşullarının hızlı dönüşümü, esnek çalışma modu, yüksek verimlilik, güvenlik ve çevre koruma ve güçlü ölçeklenebilirlik özelliklerine sahiptir. Yerel voltaj kontrol sorunu, yenilenebilir enerji güç üretiminin güvenilirliğini artırmak ve güç kalitesini iyileştirmek, böylece yenilenebilir enerji sürekli ve istikrarlı bir güç kaynağı haline gelebilir. [2]
Kapasite ve ölçeğin sürekli genişlemesi ve entegre teknolojinin sürekli olgunlaşması ile enerji depolama sistemlerinin maliyeti daha da azalacaktır. Uzun süreli güvenlik ve güvenilirlik testlerinden sonra, lityum demir fosfat pil enerji depolama sistemlerinin rüzgar enerjisi ve fotovoltaik enerji üretimi gibi yenilenebilir enerjilerde kullanılması bekleniyor. Enerji üretiminin güvenli şebeke bağlantısında ve güç kalitesinin iyileştirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
2. Güç şebekesi tepe düzenlemesi. Güç şebekesi tepe düzenlemesinin ana yolu her zaman pompalanan depolama güç istasyonları olmuştur. Pompa depolu elektrik santralinin coğrafi koşullarla büyük ölçüde kısıtlanmış olan üst ve alt rezervuarlar olmak üzere iki rezervuar inşa etmesi gerektiğinden, düz alanda inşa edilmesi kolay değildir ve alan geniştir ve bakım maliyeti yüksektir. Pompalanan depolama güç istasyonunu değiştirmek için lityum demir fosfat pil enerji depolama sisteminin kullanılması, coğrafi koşullarla sınırlı olmayan, elektrik şebekesinin tepe yükü ile başa çıkmak için, ücretsiz alan seçimi, daha az yatırım, daha az arazi işgali, düşük bakım maliyeti, elektrik şebekesi tepe düzenlemesi sürecinde önemli bir rol oynayacaktır.
3. Dağıtılmış güç istasyonu.
Büyük elektrik şebekesinin kendi kusurları nedeniyle, güç kaynağının kalite, verimlilik, güvenlik ve güvenilirlik gereksinimlerini garanti etmek zordur. Önemli birimler ve kuruluşlar için, genellikle yedekleme ve koruma olarak ikili güç kaynakları veya hatta birden çok güç kaynağı gerekir. Lityum demir fosfat pil enerji depolama sistemi, elektrik şebekesi arızalarından ve çeşitli beklenmedik olaylardan kaynaklanan elektrik kesintilerini azaltabilir veya önleyebilir ve hastanelerde, bankalarda, komuta ve kontrol merkezlerinde, veri işleme merkezlerinde, kimyasal malzeme endüstrilerinde ve hassas alanlarda güvenli ve güvenilir güç kaynağı sağlayabilir. üretim endüstrileri. Önemli bir rol oynamak.
4UPS güç kaynağı. Çin ekonomisinin sürekli ve hızlı gelişimi, UPS güç kaynağı kullanıcılarının ihtiyaçlarının merkezden uzaklaştırılmasına yol açtı ve bu da daha fazla endüstrinin ve daha fazla işletmenin UPS güç kaynağına sürekli talep etmesine neden oldu.
Kurşun asitli pillerle karşılaştırıldığında, lityum demir fosfat piller, uzun çevrim ömrü, güvenlik ve kararlılık, yeşil çevre koruma ve düşük kendi kendine deşarj oranı avantajlarına sahiptir. yaygın olarak kullanılacaktır.
Diğer alanlardaki uygulamalar
Lityum demir fosfat piller, iyi çevrim ömürleri, güvenlikleri, düşük sıcaklık performansları ve diğer avantajları nedeniyle askeri alanda da yaygın olarak kullanılmaktadır. 10 Ekim 2018'de Shandong'daki bir pil şirketi, ilk Qingdao Askeri-Sivil Entegrasyon Teknolojisi Yenilik Başarı Fuarı'nda güçlü bir görünüm sergiledi ve -45 ℃ askeri ultra düşük sıcaklık pilleri dahil askeri ürünleri sergiledi.
Lityum demir fosfat pil enerji depolama sistemi
LiFePO4 pil, yüksek çalışma voltajı, yüksek enerji yoğunluğu, uzun çevrim ömrü, yeşil çevre koruma vb. gibi bir dizi benzersiz avantaja sahiptir ve kademesiz genişlemeyi destekler ve bir enerji deposu oluşturduktan sonra büyük ölçekli elektrik enerjisi depolaması için kullanılabilir. sistem. Lityum demir fosfat pil enerji depolama sistemi, bir lityum demir fosfat pil paketi, bir pil yönetim sistemi (BMS), bir dönüştürücü cihaz (doğrultucu, invertör), merkezi izleme sistemi ve bir transformatörden oluşur.
Şarj aşamasında, kesintili güç kaynağı veya güç şebekesi enerji depolama sistemini şarj eder ve alternatif akım, enerji depolama pil modülünü şarj etmek ve enerjiyi depolamak için doğrultucu aracılığıyla doğru akıma dönüştürülür; boşaltma aşamasında, enerji depolama sistemi elektrik şebekesine veya yüke deşarj olur ve enerji depolama pil modülü İnvertörün DC gücü, evirici aracılığıyla AC gücüne dönüştürülür ve evirici çıkışı merkezi izleme sistemi tarafından kontrol edilir , şebekeye veya yüke kararlı güç çıkışı sağlayabilir.
Lityum demir fosfat pilin kademe kullanımı
Genel olarak konuşursak, elektrikli araçların kullanımdan kaldırılmış lityum demir fosfat pili hala kapasitenin yaklaşık %80'ine sahiptir ve alt sınır olan %20'lık tamamen hurdaya ayrılan kapasiteden hala %60 kapasite vardır, bu da daha düşük durumlarda kullanılabilecektir. Atık pillerin kademeli kullanımını gerçekleştirmek için düşük hızlı elektrikli araçlar, İletişim baz istasyonları vb. gibi otomobillerden daha fazla güç gereksinimleri. Otomobillerden emekli olan lityum demir fosfat piller hala yüksek kullanım değerine sahiptir. Güç pilinin kademeli kullanım süreci aşağıdaki gibidir: kurumsal geri dönüşüm emekli pil – sökme – test etme ve derecelendirme – kapasiteye göre sıralama – pil modülünün yeniden düzenlenmesi. Pil hazırlama düzeyinde, atık lityum demir fosfat pilin kalan enerji yoğunluğu 60~90Wh/kg'a ulaşabilir ve geri dönüşüm ömrü 400~1000 kata ulaşabilir. Pil hazırlama seviyesinin iyileştirilmesiyle geri dönüşüm ömrü daha da iyileştirilebilir. 45Wh/kg çevrim ömrüne ve yaklaşık 500 kat çevrim ömrüne sahip kurşun-asit pillerle karşılaştırıldığında, atık lityum demir fosfat piller hala performans avantajlarına sahiptir. Ayrıca, atık lityum demir fosfat pillerin maliyeti düşük, sadece 4000~10000 yuan/t, bu da çok ekonomik.
Lityum demir fosfat pillerin geri dönüşüm özellikleri
Hızlı büyüme ve büyük hurda
Elektrikli araç endüstrisinin gelişmesinden bu yana Çin, lityum demir fosfat için dünyanın en büyük tüketici pazarı haline geldi. Özellikle 2012'den 2013'e kadar büyüme oranı %200 civarındaydı. 2013 yılında, Çin'deki lityum demir fosfat satış hacmi, küresel satışların %5797'sinden fazlasını oluşturan yaklaşık 50 ton oldu.
2014 yılında, lityum demir fosfat katot malzemelerinin %75'i Çin'e satıldı. Lityum demir fosfat pillerin teorik ömrü 7 ila 8 yıldır (7 yıl olarak hesaplanmıştır). 9400 yılına kadar yaklaşık 2021 ton lityum demir fosfatın hurdaya çıkarılması bekleniyor. Büyük miktarda atık arıtılmazsa, sadece çevre kirliliği değil, aynı zamanda enerji israfı ve ekonomik kayıp da getirecektir.
Önemli zarar
Lityum demir fosfat pillerde bulunan LiPF6, organik karbonat, bakır ve diğer kimyasal maddeler ulusal tehlikeli atık listesinde yer almaktadır. LiPF6 oldukça aşındırıcıdır ve su ile temas halinde HF üretmek için kolayca ayrışır; organik çözücüler ve bunların bozunma ve hidroliz ürünleri atmosfere, suya, toprağa ciddi kirliliğe neden olacak ve ekosisteme zarar verecek; bakır gibi ağır metaller çevrede birikmekte ve sonunda biyolojik zincir yoluyla İnsanlar zarar görmektedir; Fosfor göllere ve diğer su kütlelerine bir kez girdiğinde, su kütlelerinin ötrofikasyonuna neden olmak çok kolaydır. Atılan lityum demir fosfat pillerin geri dönüştürülmemesi durumunda çevreye ve insan sağlığına büyük zararlar vereceği görülüyor.
Geri dönüşüm teknolojisi olgunlaşmamış
Mevcut veriler, atık lityum demir fosfat pillerin geri dönüşümünün iki türe ayrıldığını gösteriyor: biri metalleri geri kazanmak, diğeri ise lityum demir fosfat katot malzemelerini yeniden oluşturmak.
(1) Lityum ve demirin ıslak geri kazanımı
Bu tür bir işlem esas olarak lityumu geri kazanmak içindir. Lityum demir fosfat değerli metaller içermediğinden, lityum kobaltatın geri kazanım süreci değiştirilir. İlk olarak, lityum demir fosfat pil, toz elde etmek için ezilen ve elenen bir pozitif elektrot malzemesi elde etmek için demonte edilir; daha sonra alüminyum ve alüminyum oksitleri çözmek için toza bir alkalin solüsyonu eklenir ve lityum, demir vb. içeren bir filtre kalıntısı elde etmek için süzülür; filtre kalıntısı kullanılır Sülfürik asit ve hidrojen peroksitin (indirgeyici madde) karışık çözeltisi, süzme çözeltisi elde etmek için süzülür; ferrik hidroksiti çökeltmek için alkali ekleme ve süzüntü elde etmek için süzme; ferrik oksit elde etmek için ferrik hidroksit yakmak; son olarak süzme çözeltisinin pH değerinin ayarlanması (5.0 ~ 8.0), filtreleme Süzüntü, süzme çözeltisinden elde edilir ve konsantre etmek ve lityum karbonat elde etmek üzere kristalleştirmek için katı sodyum karbonat eklenir.
(2) Rejenere lityum demir fosfat
Belirli bir elementin tek bir geri kazanımı, değerli metaller olmaksızın lityum demir fosfat geri kazanımının ekonomik faydasını nispeten düşük kılar. Bu nedenle, lityum demir fosfatın katı faz rejenerasyonu esas olarak atık lityum demir fosfat pillerin işlenmesinde kullanılır. Bu süreç, yüksek kurtarma faydalarına ve kaynakların yüksek kapsamlı kullanım oranına sahiptir.
İlk olarak, toz elde etmek için ezilen ve elenen pozitif elektrot malzemesini elde etmek için lityum demir fosfat pili demonte edilir; bundan sonra artık grafit ve bağlayıcı ısıl işlemle uzaklaştırılır ve daha sonra alüminyum ve alüminyum oksitleri çözmek için toza alkalin solüsyonu eklenir; Lityum, demir vb. içeren filtre kalıntısı, filtre kalıntısındaki demir, lityum ve fosforun molar oranını analiz edin, demir kaynağı, lityum kaynağı ve fosfor kaynağı ekleyin, demir, lityum ve fosforun molar oranını 1: 1'e ayarlayın: 1; karbon kaynağı ekleyin, Bilyalı öğütmeden sonra, inert bir atmosferde kalsine edilerek yeni lityum demir fosfat katot malzemesi elde edilir.
Eksik geri dönüşüm sistemi
Ulusal "863" planı, "973" planı ve "Onbirinci Beş Yıllık" ileri teknoloji endüstri geliştirme planının tümü, lityum demir fosfat pilleri temel destek alanları olarak sınıflandırır, ancak pil üretimi teknik gereksinimleri nispeten katıdır ve bu da yüksek pil fiyatlarına neden olur. . Elektrikli motosikletlerde ve az sayıda arabada. Bu nedenle, araç güç pilleri henüz büyük miktarlarda hurdaya ayrılmamış ve sistematik ve profesyonel bir araç güç pili geri dönüşüm sistemi henüz kurulmamıştır. Mevcut geri dönüşüm sisteminin belirli sorunları vardır ve geri dönüşüm verimliliği düşüktür.
Bu sorun temel olarak aşağıdaki yönlerden kaynaklanır:
(1) Daha az geri dönüştürülebilir miktar
Çok sayıda kullanılmış piller insanların ellerine dağılmış durumda fakat insanların koyacak yeri olmadığı için evsel atıklarla birlikte bertaraf ediliyor, böylece bireylerden geri kazanılan atık piller neredeyse sıfıra iniyor ve çoğu piller neredeyse sıfıra iniyor. Geri dönüşümlü pillerin üretim işletmelerinin üretim sürecinde ürettikleri hurda veya stokta eski malzemeler, geri kazanılan büyük güç pillerin sayısı daha da azdır.
(2) Geri dönüşüm sistemi mükemmel değil
Çin'de pillerin geri dönüştürülmesine yönelik bir sistem henüz kurulmamıştır ve bu sistem esas olarak küçük atölyelerin kapsamlı bir koleksiyonudur. ülkem, lityum iyon pillerin önemli bir üreticisi ve tüketicisidir, ancak büyük nüfusu nedeniyle, kişi başına düşen pil sahipliği nispeten küçüktür. Uzun bir süre geri dönüşüm şirketleri, geri dönüşüm değeri olmayan tek tek lityum iyon pilleri geri dönüştürmedi.
(3) Yüksek giriş engelleri
Bir işletme, kullanılmış pilleri geri dönüştürmek ve bertaraf etmek istiyorsa, “Çin Halk Cumhuriyeti Çevre Koruma Yasası” ve “Tehlikeli Atık Deneyim İzinleri için İdari Tedbirler” uyarınca tehlikeli atık işletme ruhsatı başvurusunda bulunmalıdır. Aksine, pillerin merkezi bir şekilde toplanamaması sorununa neden olan çok sayıda küçük ölçekli ve düşük teknolojili şirket var.
(4) Yüksek kurtarma maliyeti
Güç veya enerji depolama pillerinin pozitif elektrotunda çok sayıda lityum demir fosfat malzemesi kullanılır ve talep sıradan küçük pillerden çok daha fazladır. Bunları geri dönüştürmenin sosyal değeri yüksektir, ancak geri dönüşüm maliyeti yüksektir ve lityum demir fosfat piller, ekonomik değeri düşük değerli Metaller içermez.
(5) Geri dönüşüm konusunda zayıf farkındalık
Uzun bir süredir, ülkemde kullanılmış pillerin geri dönüşümü konusunda çok az tanıtım ve eğitim yapıldı, bu da vatandaşların kullanılmış pillerin kirlilik tehlikeleri hakkında derinlemesine bilgi sahibi olmamasına ve bilinçli geri dönüşüm bilincinin olmamasına neden oldu.
Lityum demir fosfat pillerin sökülmesi ve geri dönüştürülmesi
Kullanımdan kaldırılan lityum demir fosfat pillerde ve kademeli kullanımdan sonra pillerde kaskad kullanım değeri olmayan piller sonunda söküm ve geri dönüşüm aşamasına girecektir. Lityum demir fosfat piller ile üçlü malzeme piller arasındaki fark, ağır metaller içermemeleri ve geri kazanımın esas olarak Li, P ve Fe olmasıdır. Geri kazanılan ürünlerin katma değeri düşüktür ve düşük maliyetli bir geri kazanım yolunun geliştirilmesi gerekmektedir. Temel olarak iki geri dönüşüm yöntemi vardır: yangın yöntemi ve ıslak yöntem.
Yangın kurtarma süreci
Geleneksel yangın geri kazanımı, elektrot parçalarındaki karbon ve organik maddeyi yakan elektrot levhalarının genellikle yüksek sıcaklıkta yakılmasıdır ve yakılamayan kalan kül, metaller ve metal oksitler içeren ince toz malzemeleri elde etmek için son olarak elenir. Bu yöntemin süreci basittir, ancak işleme süreci uzundur ve değerli metallerin kapsamlı geri kazanım oranı düşüktür. Geliştirilmiş yangın kurtarma teknolojisi, kalsinasyon yoluyla organik bağlayıcıyı ortadan kaldırır, lityum demir fosfat tozunu alüminyum folyodan ayırır ve lityum demir fosfat malzemesini elde eder ve ardından gerekli lityum, demir ve fosforu elde etmek için uygun miktarda hammadde ekler. . Molar oran, yüksek sıcaklıkta katı faz yöntemiyle yeni bir lityum demir fosfat sentezlendi. Maliyet tahminlerine göre, atık lityum demir fosfat pillerin geliştirilmiş piro-kuru geri dönüşümü karlı olabilir, ancak bu geri dönüşüm sürecine göre yeni hazırlanan lityum demir fosfat, birçok safsızlık ve kararsız performansa sahiptir.
Islak geri dönüşüm süreci
Islak geri kazanım esas olarak lityum demir fosfat pilindeki metal iyonlarını asit-baz çözeltisi yoluyla çözmek ve ayrıca çözünmüş metal iyonlarını oksitler ve tuzlar şeklinde çıkarmak için çökeltme, adsorpsiyon vb. Reaksiyon işlemlerinin çoğu, H2SO4, NaOH ve H2O2 gibi Reaktifleri kullanır. Islak geri dönüşüm süreci basittir, ekipman gereksinimleri yüksek değildir ve endüstriyel ölçekli üretim için uygundur.
Lityum demir fosfat pillerin ıslak geri dönüşümü, esas olarak pozitif elektrotların geri dönüştürülmesine dayanır. Lityum demir fosfat pozitif elektrot ıslak işlemle geri kazanıldığında, alüminyum folyo akım toplayıcı ilk önce pozitif elektrot aktif malzemeden ayrılmalıdır. Yöntemlerden biri, akım toplayıcıyı eritmek için kostik kullanmaktır ve aktif madde kostik ile reaksiyona girmez ve süzme ile aktif madde elde edilebilir. İkinci yöntem, bağlayıcı PVDF'yi organik bir çözücü ile çözmektir, böylece lityum demir fosfat pozitif elektrot malzemesi alüminyum folyodan ayrılır, alüminyum folyo yeniden kullanılır, aktif malzeme sonraki işleme tabi tutulabilir ve organik çözücü geri dönüşümünü gerçekleştirmek için damıtılabilir. İki yöntemle karşılaştırıldığında, ikinci yöntem daha çevre dostu ve güvenlidir. Pozitif elektrotta lityum demir fosfatın geri kazanımından biri, lityum karbonat üretmektir. Bu geri dönüşüm yönteminin maliyeti düşüktür ve çoğu lityum demir fosfat geri dönüşüm işletmesi tarafından benimsenmiştir. Bununla birlikte, lityum demir fosfatın ana bileşeni olan demir fosfat (içerik %95) geri dönüştürülmediği için kaynak israfına neden olur.
İdeal ıslak geri kazanım yöntemi, Li, Fe ve P'nin tam element geri kazanımını sağlamak için atık lityum demir fosfat katot malzemelerini lityum tuzlarına ve demir fosfatlara dönüştürmektir. Lityum demir fosfatı lityum tuzuna ve demir fosfata dönüştürmek için demir demir ihtiyacı ferrik demire oksitlenecek ve lityum asit liçi veya alkali liç ile süzülecek. Bazı bilim adamları, alüminyum pulları ve lityum demir fosfatı ayırmak için oksidatif kalsinasyon kullanır ve daha sonra ham demir fosfat elde etmek için sülfürik asit ile süzülür ve ayrılır ve çözelti, lityum karbonata çökeltmek için sodyum karbonat ile dekontamine edilir; filtrat buharlaştırılır ve susuz sodyum sülfat ürünü elde etmek üzere kristalleştirilir ve bir yan ürün olarak satılır; Ham demir fosfat, lityum demir fosfat malzemelerinin hazırlanmasında kullanılabilen pil dereceli demir fosfat elde etmek için daha da rafine edilir. Bu süreç, yıllarca süren araştırmalardan sonra nispeten olgunlaşmıştır.
Keheng Kendinden Isıtmalı Pil
100AH 12V Düşük Sıcaklık Isıtma Etkin
Keheng New Energy'nin Ürün Yelpazesi
Escooter/ebike Pil
12V/24V LiFePO4 Pil
Taşınabilir güç istasyonu
ESS enerji depolama sistemleri
BMS (lifepo4 Lityum Pil) ile DERİN DÖNGÜ PİLLER
Düşük Sıcaklık 24V 60AH Derin Döngü LiFePO4 Pil
