电池级磷酸铁制备过程中的洗涤水综合回收利用工艺探讨

自从21世纪以来,磷酸铁作为锂电池的理想正极材料,被化工行业广泛运用,带动了新兴能源产业迅速发展,但是在其作为锂电池原料的生产过程中,会产生含有铵根、硫酸根等离子的洗涤水,该洗涤水成分复杂,COD浓度高、可生化性差、水质水量波动大,且有一定毒性。因此,对于磷酸铁生产所产生的的洗涤水回收新技术的研究是十分有必要的,本课题通过研究此类洗涤水的水质特点,参考同类洗涤水处理技术,对电池级磷酸铁制备过程中的洗涤水综合回收利用工艺进行研究,使水质得到净化,达到国家排放标准,对水资源环境保护、人体健康、资源节约利用以及社会发展具有重大意义。     

电池级无水磷酸铁生产工艺研究

介绍磷酸铁合成工艺研究现状,阐述贵州磷化新能源科技有限责任公司酸铵两步法磷酸铁生产工艺的主要流程、生产过程指标控制、产品指标。通过控制各工序指标范围为：铁磷质量比0.92～0.94,氧化率≥99.5%,反应pH值1～3,反应温度<65℃,晶体粒径d₅₀2～8μm,干燥回转窑最高温度780℃,炉尾端温度≤90℃,得到符合电池级磷酸铁锂生产要求的磷酸铁产品。     

废旧磷酸铁锂电池的回收及利用

概述了废旧磷酸铁锂电池回收工艺的主要流程,介绍了回收磷酸铁锂的几种工艺方法,并进行了比较。     

废旧磷酸铁锂电池正极材料回收研究进展

为了满足人类对可持续能源和高质量生活不断增长的需求,锂离子电池（Lithium ion battery）的数量正在稳步增加。由此产生的大量LIB废弃物如果不加以妥善处理,将会带来安全隐患,由于具有有毒物质,其本身的毒性会严重危害环境。此外,电池大规模生产的背后是许多稀缺的贵金属资源的消耗。鉴于严重的环境、资源、安全和回收问题,回收废旧LIB已经成为实现社会可持续发展的一个必不可少的迫切需要。本文主要综述了国内外近几年废旧磷酸铁锂电池正极材料回收利用研究最新技术,主要为正极材料回收金属元素技术方法。结合环保、自动化、经济、效率和质量方向给予评价。     

废旧磷酸铁锂电池正极材料回收技术进展

系统地概述了国内外回收处理废旧磷酸铁锂电池正极材料的研究进展,重点介绍了湿法冶金工艺和修复及循环再生工艺这2种技术路线,在此基础上提出了未来发展过程中面临的问题与挑战,以期对未来电池回收研究提供思路。     

微波结晶法制备电池级磷酸铁

采用微波气液混相反应结晶法制备电池级Fe PO4,并利用FT-IR、XRD、TG-DSC、SEM以及粒度分析等手段表征产品的分子结构、晶体结构、形貌和粒度分布。研究了微波结晶过程中温度及酸度对磷酸铁产品性能的影响规律,探究在较低p H(0.1~0.3)下HNO3对磷酸铁微波结晶的影响。实验结果表明:体系中由于HNO3的存在,微波加热后汽化、分解成的大量气相,在气液界面中强化并促使正磷酸铁的结晶,缩短了结晶时间,改变结晶产物形貌,晶粒外观更为规则,呈菱形结构;较高的酸度避免Fe3+的水解,提高正磷酸铁的纯度。     

磷酸铁锂废粉硫酸氢钠焙烧回收工艺研究

随着磷酸铁锂电池新能源车产销量迅速增长,如何有效回收废旧磷酸铁锂动力电池并实现有价金属的资源化利用已成为研究热点。提出一种钠盐辅助焙烧磷酸铁锂废粉和水浸回收锂盐的工艺。在氧气气氛中磷酸铁锂废粉与一水硫酸氢钠反应生成硫酸钠锂、磷酸铁、三氧化二铁,然后通过选择性浸出、分离、沉淀得到纯度高达99.58%的磷酸锂、纯度达到99.6%的磷酸铁。对一水硫酸氢钠与磷酸铁锂废粉质量比、氧化焙烧温度、焙烧保温时间和焙烧产物水浸时间等工艺条件进行了研究,结果表明一水硫酸氢钠与磷酸铁锂废粉质量比为1.6、氧化焙烧温度为600℃、焙烧保温时间为60 min、焙烧产物室温水浸时间为70 min为最佳回收工艺参数,在此条件下锂离子浸出率为98.7%。该工艺在温和条件下实现了有价金属的选择性回收,有助于废旧磷酸铁锂电池资源化利用。     

沉淀法回收废旧磷酸铁锂电池中的铁和锂

采用NaOH溶液浸泡法分离废旧磷酸铁锂电池的铝箔和正极材料,采用有机溶剂浸泡法分离正极活性物质和粘结剂,采用酸浸-沉淀法回收废旧磷酸铁锂电池中的铁和锂,考察了回收废旧磷酸铁锂电池中的铁和锂,考察了试剂浓度、固液比和反应时间等因素对处理效果的影响,实验结果表明:在NaOH溶液的浓度为0.4 mol/L,NaOH溶液与正极片的液固比(m L/g)为10的条件下,将正极废片在NaOH溶液中浸泡10 min,可以实现铝箔与正极材料的完全分离;在温度为60℃,有机溶剂与正极材料的液固比(m L/g)为10的条件下,将正极材料在有机溶剂NMP中浸泡30 min,可以实现正极活性物质与粘结剂的完全分离;在硫酸浓度为4 mol/L,液固比(m L/g)为10,反应温度为60℃的条件下,将正极活性物质在硫酸-双氧水体系中反应2 h,铁和锂的浸出率分别达到96.4%和97.0%;在浸出液的pH为3时,铁的沉淀率达到99.0%;在除去铁的浸出液中,碳酸钠的用量为200 g/L时,锂的沉淀率达到98.9%。     

退役锂离子电池湿法回收生命周期和经济评价

锂离子电池（LIBs）具有能量密度高、输出功率大等优点被广泛应用,随之产生了大量退役LIBs。近年来,退役LIBs回收再利用逐渐受到了人们的关注,但目前回收体系尚不完善,存在发展动力和科学技术等方面的问题。从生命周期评价（LCA）和经济性评价两方面对典型的盐酸、硫酸-双氧水和电化学浸出3种回收方法进行分析讨论。使用SimaPro 9软件对回收过程进行生命周期评价,得到全球变暖潜能值、非生物资源耗竭潜能值和资源消耗量等,结果表明酸用量和能量消耗为主要的环境影响因素;并对回收再利用过程（包括预处理、浸出、再制备）进行经济性分析,得到相应的收益情况。结果表明,目前回收成本较高,整体呈现亏损状态。基于此,提出了相应的优化建议。     

退役磷酸铁锂材料资源化再利用研究进展

磷酸铁锂电池的产量随着新能源汽车的推广而逐年增加,相应的退役磷酸铁锂电池也大量产生,若不及时处理将会造成环境污染和资源浪费。介绍近几年来退役磷酸铁锂材料资源化再利用的研究进展,包括退役磷酸铁锂材料与集流体分离技术和退役磷酸铁锂材料的再利用技术,其中,退役磷酸铁锂材料的再利用技术包括元素选择性提取、退役磷酸铁锂材料再生等方面,分析了各工艺的优势与不足,最后展望了未来退役磷酸铁锂材料资源化再利用的发展方向。     

废磷酸铁锂电池回收制备磷酸锂

为探索废磷酸铁锂电池中锂的高效、短流程回收工艺,以磷酸-过氧化氢体系浸出废磷酸铁锂电池粉末获得的锂富集液为原料,分别采用P-204-磺化煤油溶液体系和氢氧化锂进行萃取和水解净化,考查了不同因素对杂质铜、铁、铝去除率的影响规律,确定了最佳除杂条件,并将净化后的锂富集液蒸发浓缩制得磷酸锂,对其进行了表征分析,结果表明：最佳净化除杂条件为溶液pH=6、反应温度20℃,在此条件下采用质量浓度为0.1 g/mL的氢氧化锂水解除杂30 min,杂质铝、铁、铜的去除率分别为100%、100%、82.61%,锂的损失率为53.54%,蒸发浓缩所得的磷酸锂粉体颗粒呈规整的片状结构,锂总回收率高于45%。该工艺流程简短,化学试剂用量少,成本低,实现了废磷酸铁锂电池的绿色高效回收。     

机械化学活化对磷酸铁锂电池中锂元素浸出试验研究

针对传统湿法和火法冶金回收废旧磷酸铁锂电池正极材料中Li元素中存在的不足,设计了机械化学活化+浸出联合工艺对Li元素的选择性回收实验.研究了活化方式、球磨参数、浸出参数对锂元素浸出率的影响,并确定了最佳实验参数.该工艺回收废旧磷酸铁锂电池正极材料中Li元素效率达99.56％,制备的Li3 PO4纯度达98.45％.     

水系磷酸铁锂电池体系的自放电研究

探讨引起水系磷酸铁锂电池自放电的原因,研究水系磷酸铁锂电池的自放电挑选工艺。在55℃搁置7 d过程中电池容量损失7%,引起容量损失的主要原因是电池内部化学反应消耗,占总容量损失的74.91%。在常温搁置28 d过程中容量损失1.45%,引起容量损失的主要因素是毛刺、粉尘等物理因素,占总容量损失的88.16%。通过探讨电池极化稳定时间,常温、高温搁置过程中内阻与K值变化,确定电池自放电挑选工艺为:100%SOC状态下搁置2 h后测OCV1,高温55℃搁置6 d后测试OCV2。     

退役锂离子电池中有价金属回收研究进展

锂离子电池被广泛应用于电子产品、电动汽车和大规模储能材料等多个领域。随着电动车市场的快速发展,其使用量还将显著增加,随之产生数量极大的退役锂离子电池。退役锂离子电池的回收利用可以避免环境污染和资源浪费,尤其对实现锂资源供需平衡具有重要意义。综述了退役锂离子电池中有价金属元素回收技术研究现状,探讨了该领域未来发展方向。电池安全高效拆解技术与装备、有价元素整体化回收技术、电极材料再制备工艺以及避免二次污染环境是未来退役锂离子电池循环利用领域值得关注的重点。     

磷酸铁锂软包与铝壳电池性能比较

采用材料体系与设计相同的锂电池极片分别制备6.5 Ah软包电池和105 Ah铝壳电池,考察了二者在倍率充电、倍率放电、高低温放电、常温存储及高温存储的性能差异。结果表明,充电倍率和放电倍率在低于0.5C时倍率性能比较接近,0.5C以上倍率性能差异较大;高低温放电性能在25℃、45℃、55℃温度下软包与铝壳电池放电容量保持率相当,0℃及以下的低温性能铝壳电芯放电性能更优。常温搁置与高温搁置性能软包与铝壳电池无明显差异。     

电池级磷酸铁的制备及性能

以铁粉和H₃PO₄为原料,采用沉淀法制备了FePO₄,并研究了反应温度、反应时间、过氧化氢加入量对FePO₄性能的影响。利用X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪、TG/DTA和电感耦合等离子体发射光谱仪等对制备的磷酸铁形貌、晶体结构与化学成分进行了表征。实验结果表明,磷酸铁制备过程的最佳实验条件为：反应温度70℃,反应时间1h,H₂O₂过量10%滴加时间60min。在最佳条件下制备的磷酸铁粒径为1~4μm,结晶度好,纯度高。样品中铁的质量分数为36.37%,磷的质量分数为20.86%,铁磷物质的量比为0.97,均可达到电池级磷酸铁的标准,完全可以满足磷酸铁锂正极材料前体的要求。     

锂电池磷酸铁锂系正极极片干燥特性研究

极片干燥是动力电池制造环节最复杂、能耗最大的单元操作之一.对其物质及能量输运的研究,可以有效提高干燥设备效率,降低厂家的生产成本.以磷酸铁锂体系为正极极片材料,探究了恒温干燥和热风对流干燥中不同温度和厚度对极片干燥的影响.研究结果表明,恒温干燥实验中同一厚度的极片温度越高,干燥的时间越短.同一温度下极片厚度越薄,干燥的...     

废弃磷酸铁锂回收利用方法研究

随着社会和经济的发展,新能源电动汽车已经成为潮流,作为动力电池发展方向的磷酸铁锂电池的消耗量越来越大,废旧磷酸铁锂电池对环境的影响也日趋增大。因此,废旧磷酸铁锂电池的回收利用已经成为当今人类不可避免的问题。对废旧磷酸铁锂电池的回收利用方法进行了分析讨论,提出了回收利用的新方法。     

退役锂电池正极材料资源化回收技术研究进展

新能源汽车产业快速发展带动锂离子电池消费不断增加,直接导致用于生产电池材料的钴、锂、镍等能源金属严重短缺。未来退役锂离子电池产量将呈指数增加,其资源化回收受到广泛关注。资源化回收不仅可以缓解电池材料紧缺现状,还解决了废旧电池堆积而引起的危害。本文针对退役锂离子电池放电预处理和湿法、火法两种资源化回收工艺最新研究现状进行了综述,并就未来发展趋势进行了讨论。在现有火法回收工艺基础上提出一种利用高温熔融冶炼渣处理废旧锂离子电池回收有价金属的新方法,通过添加适宜的氯化剂将渣中锂转化为高温易挥发的LiCl,实现从烟尘中富集并高效回收锂的新思路,解决了传统火法工艺需从渣中对锂进行二次提取的技术缺陷。     

退役锂离子电池电化学还原浸出及热力学研究

近年来锂离子电池的需求量快速增长,产生了大量退役锂离子电池（LIBs）。回收退役LIBs对保障中国的清洁能源安全具有重要意义。电化学浸出退役LIBs正极材料是一种绿色经济的回收方法。目前,电化学法回收退役LIBs存在浸出时间长、电流效率低、槽压高的问题。基于此,提出了一种牺牲阳极的电化学还原回收退役LIBs的方法。该方法以退役LIBs正极材料为阴极,以铜板为阳极,在盐酸体系下进行电化学浸出。在最佳条件下锂离子和钴离子的浸出率均达到99.9%、电流效率高达99.8%、槽压小于0.427 V。使用基于Eh-pH和Matlab的热力学计算方法,对电化学还原浸出体系进行了热力学研究。研究结果表明,温度升高,配合物种类增多、配位物种占比增大,有助于浸出反应平衡正向移动。