Pin lithium iron phosphate là pin lithium ion sử dụng lithium iron phosphate (LiFePO4) làm vật liệu điện cực dương và carbon làm vật liệu điện cực âm.
Trong quá trình sạc, một số ion liti trong photphat sắt liti được chiết xuất, chuyển sang điện cực âm qua chất điện phân và được nhúng vào vật liệu cacbon của điện cực âm; đồng thời, êlectron được giải phóng ra khỏi điện cực dương và từ mạch ngoài đến điện cực âm để duy trì sự cân bằng của phản ứng hóa học. Trong quá trình phóng điện, các ion liti đi ra từ điện cực âm và đến điện cực dương qua bình điện phân. Đồng thời, điện cực âm giải phóng các êlectron và đi tới điện cực dương từ mạch ngoài để cung cấp năng lượng cho thế giới bên ngoài.
Tên tiếng Trung: 磷酸 铁 锂 电池
Tên nước ngoài: Lithium iron phosphate Battery
Viết tắt: LIFEPO4
Điện cực dương: lithium sắt phosphate
Điện cực âm: Carbon (Graphite)
Điện áp định mức: 3.2V sạc
Điện áp cắt: 3.6V ~ 3.65V
Ưu điểm: điện áp làm việc cao, mật độ năng lượng cao, tuổi thọ chu kỳ dài, hiệu suất an toàn tốt, tỷ lệ tự phóng điện thấp, không có hiệu ứng bộ nhớ
Giới thiệu về pin lithium iron phosphate
Trong cấu trúc tinh thể của LiFePO4, các nguyên tử oxy được sắp xếp theo hình lục giác gần nhau.
Khối tứ diện PO43 và khối bát diện FeO6 tạo thành khung không gian của tinh thể, Li và Fe chiếm các khoảng trống của khối bát diện, trong khi P chiếm các khoảng trống của khối tứ diện, trong đó Fe chiếm các vị trí chia góc của khối bát diện và Li chiếm các vị trí chia cạnh của khối bát diện. Các khối bát diện FeO6 liên kết với nhau trên mặt phẳng bc của tinh thể, và các cấu trúc bát diện LiO6 theo hướng trục b liên kết với nhau thành một cấu trúc dạng chuỗi. 1 khối bát diện FeO6 có chung các cạnh với 2 khối bát diện LiO6 và 1 khối tứ diện PO43.
Do sự gián đoạn của mạng bát diện chia sẻ cạnh FeO6, không thể hình thành sự dẫn điện tử; Đồng thời, tứ diện PO43 hạn chế sự thay đổi thể tích của mạng tinh thể, điều này ảnh hưởng đến quá trình nén và khuếch tán điện tử của Li +, dẫn đến độ dẫn điện tử và sự khuếch tán ion của vật liệu làm catốt LiFePO4. Rất kém hiệu quả.
Dung lượng cụ thể trên lý thuyết của pin LiFePO4 cao (khoảng 170mAh / g) và nền tảng xả là 3.4V. Li + được khử xen kẽ qua lại giữa các điện cực dương và âm để nhận ra điện tích và phóng điện. Trong quá trình sạc, một phản ứng oxy hóa xảy ra, Li + di chuyển từ điện cực dương và được nhúng vào điện cực âm qua chất điện phân. Sắt chuyển từ Fe2 + thành Fe3 + và xảy ra phản ứng oxi hóa.
Đặc điểm cấu tạo của pin lithium sắt phosphate
Phía bên trái của pin lithium iron phosphate là một điện cực dương được cấu tạo từ vật liệu LiFePO4 có cấu trúc olivin, được nối với điện cực dương của pin bằng một lá nhôm. Bên phải là điện cực âm của pin được cấu tạo từ cacbon (than chì), được nối với điện cực âm của pin bằng một lá đồng. Ở giữa là một tấm phân cách polymer, giúp phân tách các điện cực âm và dương, qua đó các ion liti có thể đi qua nhưng các điện tử thì không. Bên trong pin chứa đầy chất điện phân và pin được làm kín bằng vỏ kim loại.
Phản ứng phóng điện của pin lithium iron phosphate được thực hiện giữa hai pha LiFePO4 và FePO4. Trong quá trình sạc, LiFePO4 dần dần được tách ra khỏi các ion liti để tạo thành FePO4, và trong quá trình phóng điện, các ion liti được xen kẽ vào FePO4 để tạo thành LiFePO4.
Nguyên tắc sạc và xả của pin lithium iron phosphate
Khi pin được sạc, các ion liti di chuyển từ tinh thể sắt photphat liti đến bề mặt tinh thể, đi vào chất điện phân dưới tác dụng của lực điện trường, sau đó đi qua bộ phân tách, và sau đó di chuyển đến bề mặt của tinh thể than chì qua chất điện phân, và sau đó nhúng vào mạng tinh thể than chì.
Đồng thời, các êlectron chảy tới cực thu lá nhôm của điện cực dương qua dây dẫn, chảy tới cực thu lá đồng của điện cực âm của pin qua mấu, cực dương của pin, mạch ngoài, cực âm và cực âm, rồi chảy sang cực âm bằng than chì qua vật dẫn. , để điện tích của điện cực âm đạt mức cân bằng. Sau khi các ion liti được khử nồng độ từ photphat sắt liti, photphat sắt liti được chuyển thành photphat sắt.
Khi pin được phóng điện, các ion liti được khử tỷ trọng từ tinh thể than chì, đi vào chất điện phân, sau đó đi qua bộ phân tách, di chuyển đến bề mặt của tinh thể sắt photphat liti qua chất điện phân, và sau đó chèn lại vào mạng tinh thể của photphat sắt liti.
Đồng thời, các điện tử chảy đến bộ thu lá đồng của điện cực âm qua dây dẫn và chảy đến bộ thu lá nhôm của điện cực dương của pin qua mấu, cực âm của pin, mạch ngoài, cực dương và cực dương, rồi chảy đến phốt phát sắt qua dây dẫn. Điện cực dương liti cân bằng điện tích của điện cực dương. Sau khi các ion liti được xen vào tinh thể photphat sắt, photphat sắt được chuyển thành photphat sắt liti.
Đặc điểm của pin LiFePO4
mật độ năng lượng cao hơn
Theo báo cáo, mật độ năng lượng của pin lithium iron phosphate vỏ nhôm vuông được sản xuất hàng loạt vào năm 2018 là khoảng 160Wh / kg. Trong năm 2019, một số nhà sản xuất pin xuất sắc có thể đạt được mức 175-180Wh / kg. Công nghệ và công suất chip được làm lớn hơn, hoặc có thể đạt được 185Wh / kg.
hiệu suất an toàn tốt
Hiệu suất điện hóa của vật liệu catốt của pin lithium iron phosphate tương đối ổn định, điều này xác định rằng nó có nền tảng sạc và xả ổn định. Vì vậy, cấu trúc của pin sẽ không thay đổi trong quá trình sạc và xả, không bị cháy nổ. Nó vẫn rất an toàn trong các điều kiện đặc biệt như sạc, bóp và châm cứu.
vòng đời dài
Tuổi thọ chu kỳ 1C của pin lithium iron phosphate thường đạt 2,000 lần, hoặc thậm chí hơn 3,500 lần, trong khi thị trường lưu trữ năng lượng yêu cầu hơn 4,000-5,000 lần, đảm bảo tuổi thọ 8-10 năm, cao hơn 1,000 chu kỳ của pin bậc ba. Tuổi thọ chu kỳ của pin axit-chì tuổi thọ cao là khoảng 300 lần.
Tổng hợp LiFePO4
Quá trình tổng hợp lithium sắt phosphate về cơ bản đã được hoàn thiện, và nó chủ yếu được chia thành phương pháp pha rắn và phương pháp pha lỏng. Trong số đó, phương pháp phản ứng pha rắn nhiệt độ cao được sử dụng phổ biến nhất, và một số nhà nghiên cứu kết hợp phương pháp tổng hợp vi sóng trong phương pháp pha rắn và phương pháp tổng hợp thủy nhiệt trong phương pháp pha lỏng - phương pháp thủy nhiệt vi sóng.
Ngoài ra, các phương pháp tổng hợp liti sắt photphat còn có phương pháp sinh học, phương pháp sấy lạnh, phương pháp sấy nhũ tương, phương pháp lắng đọng laze xung, ... Bằng cách lựa chọn các phương pháp khác nhau, việc tổng hợp các sản phẩm có kích thước hạt nhỏ và hiệu suất phân tán tốt có thể rút ngắn hiệu quả sự khuếch tán đường đi của Li +, diện tích tiếp xúc giữa hai pha tăng, và tốc độ khuếch tán của Li + tăng.
Ứng dụng công nghiệp của pin lithium sắt phosphate
Ứng dụng của ngành công nghiệp xe năng lượng mới
“Kế hoạch phát triển ngành công nghiệp xe năng lượng mới và tiết kiệm năng lượng” của Trung Quốc đề xuất rằng “mục tiêu tổng thể của việc phát triển phương tiện năng lượng mới là: đến năm 2020, sản lượng tích lũy và bán các phương tiện năng lượng mới sẽ đạt 5 triệu chiếc và quy mô năng lượng- ngành công nghiệp xe tiết kiệm và năng lượng mới sẽ đi đầu trên thế giới. ” . Pin Lithium iron phosphate được sử dụng rộng rãi trên xe du lịch, xe khách, xe hậu cần, xe điện tốc độ thấp,… do có ưu điểm là an toàn tốt và giá thành rẻ. Bị ảnh hưởng bởi chính sách, pin bậc ba chiếm vị trí thống trị với lợi thế về mật độ năng lượng, nhưng pin lithium iron phosphate vẫn chiếm lợi thế không thể thay thế trong ô tô chở khách, xe hậu cần và các lĩnh vực khác. Trong lĩnh vực ô tô chở khách, pin lithium iron phosphate chiếm khoảng 76%, 81%, 78% trong lô thứ 5, 6 và 7 của “Danh mục các mô hình được đề xuất để khuyến khích và ứng dụng phương tiện năng lượng mới” (sau đây được gọi là “Danh mục”) vào năm 2018.%, vẫn duy trì xu hướng chủ đạo. Trong lĩnh vực xe đặc biệt, pin lithium iron phosphate lần lượt chiếm khoảng 30%, 32% và 40% lô thứ 5, 6 và 7 trong “Danh mục” năm 2018 và tỷ lệ ứng dụng đã dần tăng lên. .
Yang Yusheng, một viện sĩ của Học viện Kỹ thuật Trung Quốc, tin rằng việc sử dụng pin lithium iron phosphate trong thị trường xe điện phạm vi rộng không chỉ có thể cải thiện độ an toàn của phương tiện mà còn hỗ trợ thị trường hóa xe điện phạm vi mở rộng, loại bỏ số dặm, độ an toàn, giá cả và chi phí của xe điện thuần túy. Lo lắng về việc sạc pin, các vấn đề về pin tiếp theo, ... Trong thời gian từ 2007 đến 2013, nhiều hãng xe hơi đã triển khai các dự án xe điện thuần chủng mở rộng.
Khởi động ứng dụng khi bật nguồn
Ngoài các đặc điểm của pin lithium nguồn, pin lithium iron phosphate khởi động còn có khả năng tạo ra công suất cao ngay lập tức. Pin axit-chì truyền thống được thay thế bằng pin lithium năng lượng có năng lượng nhỏ hơn một kilowatt giờ, động cơ khởi động và máy phát truyền thống được thay thế bằng động cơ BSG. , không chỉ có chức năng dừng khởi động không tải, mà còn có các chức năng ngắt động cơ và nổ máy, thu hồi năng lượng phanh và tăng tốc, tăng tốc và hành trình điện.
Ứng dụng trong thị trường lưu trữ năng lượng
Pin LiFePO4 có một loạt các ưu điểm độc đáo như điện áp làm việc cao, mật độ năng lượng cao, tuổi thọ chu kỳ dài, tỷ lệ tự phóng điện thấp, không có hiệu ứng bộ nhớ, bảo vệ môi trường xanh, v.v. và hỗ trợ mở rộng vô cấp, thích hợp cho điện quy mô lớn tích trữ năng lượng, trong các trạm năng lượng Năng lượng tái tạo có triển vọng ứng dụng tốt trong các lĩnh vực kết nối lưới điện an toàn phát điện, điều độ đỉnh lưới điện, trạm điện phân phối, bộ nguồn UPS và hệ thống cấp điện khẩn cấp.
Theo báo cáo lưu trữ năng lượng mới nhất vừa được công bố bởi GTM Research, một tổ chức nghiên cứu thị trường quốc tế, việc áp dụng các dự án lưu trữ năng lượng phía lưới điện ở Trung Quốc trong năm 2018 tiếp tục làm tăng mức tiêu thụ pin lithium iron phosphate.
Với sự trỗi dậy của thị trường lưu trữ năng lượng, trong những năm gần đây, một số công ty sản xuất pin năng lượng đã triển khai hoạt động kinh doanh lưu trữ năng lượng để mở ra thị trường ứng dụng mới cho pin lithium iron phosphate. Một mặt, do đặc điểm tuổi thọ siêu cao, sử dụng an toàn, công suất lớn và bảo vệ môi trường xanh, lithium iron phosphate có thể được chuyển sang lĩnh vực lưu trữ năng lượng, sẽ mở rộng chuỗi giá trị và thúc đẩy việc hình thành một mô hình kinh doanh mới. Mặt khác, hệ thống lưu trữ năng lượng hỗ trợ pin lithium iron phosphate đã trở thành lựa chọn chính trên thị trường. Theo các báo cáo, pin lithium iron phosphate đã được thử sử dụng trong xe buýt điện, xe tải điện, điều chỉnh tần số phía người dùng và phía lưới điện.
1. Kết nối lưới điện an toàn đối với sản xuất điện năng lượng tái tạo như sản xuất điện gió và phát điện quang điện. Tính ngẫu nhiên vốn có, tính liên tục và tính biến động của sản xuất điện gió quyết định rằng sự phát triển quy mô lớn của nó chắc chắn sẽ có tác động đáng kể đến sự vận hành an toàn của hệ thống điện. Với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp điện gió, đặc biệt là hầu hết các trang trại điện gió ở nước tôi là “quy mô lớn phát triển tập trung và truyền tải đường dài”, việc phát điện nối lưới của các trang trại điện gió quy mô lớn đặt ra những thách thức nghiêm trọng đối với vận hành và điều khiển lưới điện lớn.
Sự phát điện quang điện bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường, cường độ ánh sáng mặt trời và điều kiện thời tiết, và sự phát điện quang điện thể hiện các đặc điểm của dao động ngẫu nhiên. nước tôi thể hiện xu hướng phát triển “phát triển phi tập trung, tiếp cận tại chỗ hạ áp” và “phát triển quy mô lớn, tiếp cận điện áp trung và cao thế”, đặt ra yêu cầu cao hơn về điều độ đỉnh lưới điện và vận hành an toàn hệ thống điện.
Do đó, các sản phẩm lưu trữ năng lượng công suất lớn đã trở thành yếu tố then chốt trong việc giải quyết mâu thuẫn giữa lưới điện và sản xuất năng lượng tái tạo. Hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium iron phosphate có đặc điểm là chuyển đổi nhanh các điều kiện làm việc, chế độ hoạt động linh hoạt, hiệu quả cao, an toàn và bảo vệ môi trường, và khả năng mở rộng mạnh mẽ. Bài toán kiểm soát điện áp cục bộ, nâng cao độ tin cậy của sản xuất điện năng lượng tái tạo và nâng cao chất lượng điện năng, để năng lượng tái tạo trở thành nguồn cung cấp điện liên tục và ổn định. [2]
Với sự mở rộng liên tục về công suất và quy mô, cùng với sự trưởng thành không ngừng của công nghệ tích hợp, chi phí của các hệ thống lưu trữ năng lượng sẽ còn giảm hơn nữa. Sau các thử nghiệm dài hạn về độ an toàn và độ tin cậy, hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium iron phosphate dự kiến sẽ được sử dụng trong năng lượng tái tạo như năng lượng gió và sản xuất điện quang điện. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong việc kết nối lưới điện an toàn để tạo ra năng lượng và cải thiện chất lượng điện năng.
2. Điều độ cao điểm lưới điện. Phương tiện chủ yếu của công tác điều tiết cao điểm lưới điện luôn là các trạm phát điện tích trữ. Do trạm bơm tích điện cần xây dựng hai hồ chứa thượng và hạ lưu, do điều kiện địa lý hạn chế nên việc xây dựng ở đồng bằng không dễ dàng, diện tích lớn, chi phí bảo dưỡng cao. Việc sử dụng hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium iron phosphate để thay thế trạm phát điện dự trữ bơm, để đối phó với tải cao điểm của lưới điện, không bị giới hạn bởi điều kiện địa lý, lựa chọn địa điểm miễn phí, ít đầu tư, ít chiếm đất, chi phí bảo trì thấp, sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều độ đỉnh lưới điện.
3. Trạm điện phân tán.
Do các khiếm khuyết của bản thân lưới điện lớn nên khó đảm bảo các yêu cầu về chất lượng, hiệu quả, an toàn và độ tin cậy cung cấp điện. Đối với các đơn vị, xí nghiệp quan trọng, thường phải sử dụng bộ nguồn kép hoặc thậm chí nhiều bộ nguồn để dự phòng và bảo vệ. Hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium iron phosphate có thể giảm hoặc tránh mất điện do mất điện lưới và các sự kiện bất ngờ khác nhau, đồng thời đảm bảo cung cấp điện an toàn và đáng tin cậy trong bệnh viện, ngân hàng, trung tâm chỉ huy và điều khiển, trung tâm xử lý dữ liệu, ngành công nghiệp vật liệu hóa học và độ chính xác các ngành sản xuất. Đóng một vai trò quan trọng.
Nguồn cấp 4UPS. Sự phát triển liên tục và nhanh chóng của nền kinh tế Trung Quốc dẫn đến việc phân cấp nhu cầu của người sử dụng bộ lưu điện UPS, điều này khiến nhiều ngành và nhiều doanh nghiệp liên tục có nhu cầu về bộ lưu điện UPS.
So với pin axit-chì, pin lithium iron phosphate có ưu điểm là tuổi thọ chu kỳ dài, an toàn và ổn định, bảo vệ môi trường xanh và tỷ lệ tự phóng điện thấp. sẽ được sử dụng rộng rãi.
Ứng dụng trong các lĩnh vực khác
Pin Lithium iron phosphate cũng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực quân sự do tuổi thọ chu kỳ tốt, an toàn, hiệu suất ở nhiệt độ thấp và các ưu điểm khác. Vào ngày 10 tháng 2018 năm 45, một công ty pin ở Sơn Đông đã xuất hiện mạnh mẽ tại Triển lãm Thành tựu Đổi mới Công nghệ Tích hợp Dân sự-Quân sự Thanh Đảo đầu tiên, và trưng bày các sản phẩm quân sự bao gồm pin nhiệt độ cực thấp -XNUMX ℃ quân sự.
Hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium sắt phosphate
Pin LiFePO4 có một loạt các ưu điểm độc đáo như điện áp làm việc cao, mật độ năng lượng cao, tuổi thọ chu kỳ dài, bảo vệ môi trường xanh, v.v. và hỗ trợ mở rộng vô cấp, và có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng điện quy mô lớn sau khi hình thành bộ lưu trữ năng lượng hệ thống. Hệ thống lưu trữ năng lượng của pin lithium iron phosphate bao gồm bộ pin lithium iron phosphate, hệ thống quản lý pin (BMS), thiết bị chuyển đổi (bộ chỉnh lưu, biến tần), hệ thống giám sát trung tâm và máy biến áp.
Trong giai đoạn sạc, nguồn điện không liên tục hoặc lưới điện sạc hệ thống lưu trữ năng lượng, và dòng điện xoay chiều được chỉnh lưu thành dòng điện một chiều thông qua bộ chỉnh lưu để sạc mô-đun pin dự trữ năng lượng và tích trữ năng lượng; Trong giai đoạn phóng điện, hệ thống lưu trữ năng lượng sẽ phóng điện vào lưới điện hoặc tải, và mô-đun pin lưu trữ năng lượng Nguồn DC của biến tần được chuyển đổi thành điện xoay chiều thông qua biến tần, và đầu ra biến tần được điều khiển bởi hệ thống giám sát trung tâm , có thể cung cấp sản lượng điện ổn định cho lưới điện hoặc phụ tải.
Sử dụng pin lithium sắt phosphate ở cấp độ cao
Nói chung, pin lithium iron phosphate đã nghỉ hưu của xe điện vẫn còn gần 80% dung lượng và vẫn còn 20% dung lượng từ giới hạn thấp hơn là 60% dung lượng đã hết hoàn toàn, có thể được sử dụng trong những trường hợp có dung lượng thấp hơn yêu cầu năng lượng hơn ô tô, chẳng hạn như xe điện tốc độ thấp, trạm cơ sở Truyền thông, v.v., để thực hiện việc sử dụng nhiều tầng pin thải. Pin Lithium iron phosphate được sử dụng trên ô tô vẫn có giá trị sử dụng cao. Quy trình sử dụng theo tầng của pin điện như sau: doanh nghiệp tái chế pin cũ - tháo dỡ - kiểm tra và phân loại - phân loại theo dung lượng - tổ chức lại mô-đun pin. Ở cấp độ chuẩn bị pin, mật độ năng lượng còn lại của pin lithium sắt phốt phát thải có thể đạt 60 ~ 90Wh / kg và tuổi thọ tái chế có thể đạt 400 ~ 1000 lần. Với việc cải thiện mức độ chuẩn bị pin, tuổi thọ tái chế có thể được cải thiện hơn nữa. So với pin axit-chì có tuổi thọ chu kỳ 45Wh / kg và vòng đời khoảng 500 lần, pin lithium sắt phốt phát thải vẫn có lợi thế về hiệu suất. Hơn nữa, giá thành của pin lithium iron phosphate thấp, chỉ 4000 ~ 10000 nhân dân tệ / tấn, rất tiết kiệm.
Đặc điểm tái chế của pin lithium sắt phosphate
Tăng trưởng nhanh chóng và lượng phế liệu lớn
Kể từ khi ngành công nghiệp xe điện phát triển, Trung Quốc đã trở thành thị trường tiêu thụ lớn nhất thế giới đối với lithium iron phosphate. Đặc biệt từ năm 2012 đến 2013, tốc độ tăng trưởng gần 200%. Năm 2013, doanh số bán lithium iron phosphate ở Trung Quốc là khoảng 5797 tấn, chiếm hơn 50% doanh số toàn cầu.
Trong năm 2014, 75% nguyên liệu cathode lithium iron phosphate đã được bán cho Trung Quốc. Tuổi thọ lý thuyết của pin lithium iron phosphate là từ 7 đến 8 năm (tính bằng 7 năm). Dự kiến, khoảng 9400 tấn lithium iron phosphate sẽ được thải bỏ vào năm 2021. Nếu lượng chất thải khổng lồ không được xử lý sẽ không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn gây lãng phí năng lượng và tổn thất kinh tế.
Tác hại đáng kể
LiPF6, cacbonat hữu cơ, đồng và các chất hóa học khác có trong pin lithium iron phosphate được liệt kê trong danh sách chất thải nguy hại quốc gia. LiPF6 có tính ăn mòn cao và dễ phân hủy tạo ra HF khi tiếp xúc với nước; dung môi hữu cơ và các sản phẩm phân hủy và thủy phân của chúng sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng đến bầu khí quyển, nước, đất và gây hại cho hệ sinh thái; kim loại nặng như đồng tích tụ trong môi trường, và cuối cùng Con người bị tổn hại thông qua chuỗi sinh học; một khi photpho đi vào hồ và các thủy vực khác sẽ rất dễ gây ra hiện tượng phú dưỡng các thủy vực. Có thể thấy, nếu những viên pin lithium iron phosphate bỏ đi không được tái chế sẽ gây tác hại rất lớn đến môi trường và sức khỏe con người.
Công nghệ tái chế chưa trưởng thành
Dữ liệu hiện có cho thấy việc tái chế pin lithium sắt phosphate thải được chia thành hai loại: một là thu hồi kim loại, hai là tái tạo vật liệu catốt lithium iron phosphate.
(1) Thu hồi ướt của liti và sắt
Loại quá trình này chủ yếu là để thu hồi liti. Vì lithium iron phosphate không chứa các kim loại quý, nên quá trình thu hồi lithium coban được sửa đổi. Đầu tiên, pin lithium iron phosphate được tháo rời để lấy vật liệu điện cực dương, được nghiền và sàng để thu được bột; sau đó người ta thêm dung dịch kiềm vào bột để hòa tan nhôm và nhôm oxit, lọc lấy cặn lọc có chứa liti, sắt,…; lọc cặn được sử dụng Dung dịch hỗn hợp của axit sunfuric và hydro peoxit (chất khử) được lọc để thu được dung dịch rửa trôi; thêm kiềm để kết tủa hydroxit sắt, và lọc để thu được dịch lọc; đốt cháy hiđroxit sắt để thu được oxit sắt; cuối cùng điều chỉnh giá trị pH của dung dịch lọc (5.0 ~ 8.0), lọc Dịch lọc thu được từ dung dịch lọc, và natri cacbonat rắn được thêm vào để cô đặc và kết tinh để thu được liti cacbonat.
(2) Lithi sắt photphat tái sinh
Việc thu hồi đơn lẻ một nguyên tố nhất định làm cho lợi ích kinh tế của việc thu hồi lithium sắt phốt phát mà không có kim loại quý tương đối thấp. Do đó, quá trình tái sinh pha rắn của lithium sắt phosphate chủ yếu được sử dụng để xử lý chất thải pin lithium sắt phốt phát. Quá trình này có lợi ích thu hồi cao và tỷ lệ sử dụng tài nguyên toàn diện cao.
Đầu tiên, pin lithium iron phosphate được tháo rời để lấy nguyên liệu là điện cực dương, được nghiền và sàng để thu được bột; Sau đó, phần graphit dư và chất kết dính được loại bỏ bằng cách xử lý nhiệt, sau đó cho dung dịch kiềm vào bột để hòa tan nhôm và nhôm oxit; Lọc cặn có chứa liti, sắt,…, phân tích tỷ lệ mol sắt, liti và photpho trong cặn lọc, bổ sung nguồn sắt, nguồn liti và nguồn photpho, điều chỉnh tỷ lệ mol của sắt, liti và photpho thành 1: 1: 1; thêm nguồn cacbon, Sau khi nghiền bi, vật liệu catốt lithium sắt phosphate mới được thu được bằng cách nung trong môi trường trơ.
Hệ thống tái chế chưa hoàn chỉnh
Kế hoạch “863” quốc gia, kế hoạch “973” và kế hoạch phát triển công nghiệp công nghệ cao “XNUMX năm lần thứ XNUMX” đều phân loại pin lithium iron phosphate là lĩnh vực hỗ trợ chính, nhưng yêu cầu kỹ thuật sản xuất pin tương đối khắt khe, dẫn đến giá pin cao . Trên xe máy điện và một số nhỏ ô tô. Do đó, ắc quy xe vẫn chưa được loại bỏ với số lượng lớn, và hệ thống tái chế ắc quy chuyên nghiệp và có hệ thống vẫn chưa được thiết lập. Hệ thống tái chế hiện tại có một số vấn đề nhất định và hiệu quả tái chế thấp.
Sự cố này chủ yếu do các khía cạnh sau gây ra:
(1) Lượng tái chế ít hơn
Một số lượng lớn pin đã qua sử dụng nằm rải rác trong tay người dân, nhưng người dân không có chỗ để bỏ vào đó nên được vứt chung với rác thải sinh hoạt, do đó, lượng pin thải thu hồi được từ các cá nhân gần như bằng không, và hầu hết Trong số các loại ắc quy tái chế được sản xuất trong quá trình sản xuất của các doanh nghiệp sản xuất Phế liệu hoặc vật liệu cũ tồn kho, số lượng lớn ắc quy thu hồi được lại càng ít hơn.
(2) Hệ thống tái chế không hoàn hảo
Một hệ thống dành riêng cho việc tái chế pin vẫn chưa được thành lập ở Trung Quốc và nó chủ yếu là tập hợp rộng rãi của các xưởng nhỏ. đất nước của tôi là nhà sản xuất và tiêu thụ pin lithium-ion lớn, nhưng do dân số đông nên tỷ lệ sở hữu pin bình quân đầu người là tương đối nhỏ. Trong một thời gian dài, các công ty tái chế đã không tái chế từng loại pin lithium-ion không có giá trị tái chế.
(3) Rào cản gia nhập cao
Nếu doanh nghiệp muốn tái chế và thải bỏ pin đã qua sử dụng, doanh nghiệp đó phải xin giấy phép kinh doanh chất thải nguy hại theo “Luật Bảo vệ Môi trường của Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa” và “Các biện pháp hành chính đối với Giấy phép Trải nghiệm Chất thải Nguy hại”. Ngược lại, có một số lượng lớn các công ty quy mô nhỏ và công nghệ thấp, gây ra vấn đề là không thể thu gom pin một cách tập trung.
(4) Chi phí thu hồi cao
Một số lượng lớn vật liệu lithium sắt phosphate được sử dụng trong điện cực dương của nguồn điện hoặc pin lưu trữ năng lượng, và nhu cầu lớn hơn nhiều so với các loại pin nhỏ thông thường. Việc tái chế chúng có giá trị xã hội cao, nhưng chi phí tái chế cao, và pin lithium iron phosphate không chứa các Kim loại có giá trị với giá trị kinh tế thấp.
(5) Nhận thức yếu kém về tái chế
Trong một thời gian dài, việc tái chế pin đã qua sử dụng ở nước tôi rất ít được công khai và giáo dục, dẫn đến việc người dân thiếu hiểu biết sâu sắc về nguy cơ ô nhiễm của pin đã qua sử dụng và không có ý thức về việc tái chế có ý thức.
Tháo dỡ và tái chế pin lithium iron phosphate
Pin không có giá trị sử dụng theo bậc trong pin lithium iron phosphate đã nghỉ hưu và pin sau khi sử dụng theo bậc cuối cùng sẽ đi vào giai đoạn tháo dỡ và tái chế. Sự khác biệt giữa pin lithium iron phosphate và pin vật liệu bậc ba là chúng không chứa kim loại nặng và thu hồi chủ yếu là Li, P và Fe. Giá trị gia tăng của các sản phẩm thu hồi thấp và cần xây dựng một lộ trình thu hồi chi phí thấp. Chủ yếu có hai phương pháp tái chế: phương pháp cháy và phương pháp ướt.
Quá trình khắc phục hỏa hoạn
Phương pháp phục hồi đám cháy truyền thống thường là đốt ở nhiệt độ cao các tấm điện cực, đốt cháy cacbon và chất hữu cơ trong các mảnh điện cực, và phần tro còn lại không thể đốt cháy được cuối cùng được sàng lọc để thu được vật liệu bột mịn có chứa kim loại và oxit kim loại. Quy trình của phương pháp này đơn giản, nhưng quá trình xử lý kéo dài và tỷ lệ thu hồi toàn diện của kim loại có giá trị thấp. Công nghệ thu hồi lửa được cải tiến loại bỏ chất kết dính hữu cơ thông qua quá trình nung, tách bột photphat sắt liti khỏi lá nhôm và thu được nguyên liệu photphat sắt liti, sau đó thêm một lượng nguyên liệu thích hợp để thu được liti, sắt và photpho cần thiết . Tỷ lệ mol, một loại photphat sắt liti mới được tổng hợp bằng phương pháp pha rắn ở nhiệt độ cao. Theo ước tính chi phí, việc tái chế pyro-khô cải tiến đối với pin lithium iron phosphate phế thải có thể mang lại lợi nhuận, nhưng lithium iron phosphate mới được điều chế theo quy trình tái chế này có nhiều tạp chất và hiệu suất không ổn định.
Quy trình tái chế ướt
Thu hồi ướt chủ yếu là để hòa tan các ion kim loại trong pin lithium sắt photphat thông qua dung dịch axit-bazơ, và tiếp tục sử dụng kết tủa, hấp phụ, v.v. để tách các ion kim loại hòa tan ở dạng oxit và muối. Hầu hết các quá trình phản ứng đều sử dụng H2SO4, NaOH và các thuốc thử như H2O2. Quy trình tái chế ướt đơn giản, yêu cầu thiết bị không cao, phù hợp với quy mô sản xuất công nghiệp.
Việc tái chế ướt pin lithium iron phosphate chủ yếu dựa trên việc tái chế các điện cực dương. Khi điện cực dương lithium iron phosphate được phục hồi bằng quá trình ướt, bộ thu dòng bằng lá nhôm phải được tách ra khỏi vật liệu hoạt động của điện cực dương trước. Một trong những phương pháp là sử dụng dung dịch kiềm để hòa tan chất thu hồi hiện tại, và vật liệu hoạt động không phản ứng với dung dịch kiềm, và vật liệu hoạt tính có thể thu được bằng cách lọc. Phương pháp thứ hai là hòa tan chất kết dính PVDF bằng dung môi hữu cơ, để vật liệu điện cực dương lithium iron phosphate được tách ra khỏi lá nhôm, lá nhôm được tái sử dụng, vật liệu hoạt tính có thể được xử lý tiếp theo và dung môi hữu cơ có thể được chưng cất để nhận ra khả năng tái chế của nó. So với hai phương pháp trên thì phương pháp thứ hai thân thiện với môi trường và an toàn hơn. Một trong những quá trình thu hồi liti sắt photphat trong điện cực dương là tạo ra liti cacbonat. Phương pháp tái chế này có chi phí thấp và được hầu hết các doanh nghiệp tái chế lithium iron phosphate áp dụng. Tuy nhiên, phốt phát sắt (hàm lượng 95%), thành phần chính của phốt phát sắt liti, vẫn chưa được tái chế, gây lãng phí tài nguyên.
Phương pháp thu hồi ướt lý tưởng là chuyển đổi vật liệu catốt liti sắt photphat thành muối liti và photphat sắt để thu hồi đầy đủ nguyên tố Li, Fe và P. Để biến liti đen photphat thành muối liti và photphat sắt, sắt đen cần bị oxy hóa thành sắt sắt, và liti bị rửa trôi do rửa trôi axit hoặc rửa trôi kiềm. Một số học giả sử dụng phương pháp nung oxy hóa để tách các mảnh nhôm và liti sắt photphat, sau đó rửa và tách bằng axit sunfuric để thu được photphat sắt thô, và dung dịch được khử bằng natri cacbonat để kết tủa thành liti cacbonat; dịch lọc được làm bay hơi và kết tinh để thu được sản phẩm natri sunfat khan và được bán dưới dạng sản phẩm phụ; Phốt phát sắt thô được tinh chế thêm để thu được phốt phát sắt cấp pin, có thể được sử dụng để điều chế nguyên liệu phốt phát sắt lithium. Quá trình này đã được hoàn thiện tương đối sau nhiều năm nghiên cứu.
Pin tự sưởi ấm Keheng
Kích hoạt sưởi ấm nhiệt độ thấp 100AH 12V
Dòng sản phẩm của Keheng New Energy
Pin Escooter / ebike
Pin LiFePO12 24V / 4V
Trạm điện di động
Hệ thống dự trữ năng lượng ESS
DÒNG PIN SÂU SÂU với Pin Lithium BMS （lifepo4）
Nhiệt độ thấp Pin LiFePO24 60V 4AH chu kỳ sâu
