匯報人：文小庫破解動力電池回收難題-廢舊磷酸鐵鋰正極材料回收工藝研究進展2024-03-05目錄引言磷酸鐵鋰正極材料的應用與回收價值廢舊磷酸鐵鋰電池的回收方法其他回收技術與挑戰(zhàn)火法回收工藝與未來展望01引言Chapter動力電池的組成和特性主要由正極材料（如鎳、鈷、錳等金屬元素，占據(jù)電池成本的30%以上）、負極材料、電解液和隔膜等組成。鋰離子電池是目前電動汽車的主要選擇。動力電池的回收價值廢舊電池中含有大量有價值的金屬元素，如鎳、鈷、錳、鋰、鐵、磷等?；厥站哂袠O高的經(jīng)濟價值和社會價值。動力電池回收難題的原因回收渠道不暢通，需要專業(yè)設備和技術。消費者對電池回收重要性認識不足，導致回收率低。電池回收利用技術和市場尚不成熟。本研究旨在開發(fā)新型、工藝簡單、無污染的回收工藝，提高廢舊磷酸鐵鋰電池的回收率和利用率。動力電池回收難題的背景磷酸鐵鋰正極材料是鋰離子電池的關鍵部分，化學式LiFePO4，具有穩(wěn)定性高、安全性好、壽命長等優(yōu)點，廣泛應用于電動汽車等領域。廢舊材料面臨淘汰。組成和特性廢舊材料富含鐵、鋰等金屬元素，鋰尤其具有回收價值?；厥湛蓭斫?jīng)濟和社會效益?；厥諆r值當前回收方法包括高溫再生、濕法回收等。本研究旨在探索新型、簡單、無污染的回收工藝，提高回收率和利用率?；厥辗椒◤U舊磷酸鐵鋰正極材料回收的重要性高溫再生技術01優(yōu)點：工藝流程簡單、操作方便、環(huán)保性較好。挑戰(zhàn)：可能產(chǎn)生有害氣體或物質(zhì)，對設備耐腐蝕性要求高?，F(xiàn)狀：仍處于研發(fā)階段，需進一步探索和優(yōu)化工藝條件。濕法回收技術02優(yōu)點：回收率高、純度高。挑戰(zhàn)：工藝流程復雜、成本高、產(chǎn)生大量廢液?，F(xiàn)狀：已取得一定研究進展，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。生物浸出回收技術03優(yōu)點：環(huán)保性好、能耗低。挑戰(zhàn)：生物菌群培育周期長、溶解浸出時間長、易失活?，F(xiàn)狀：仍處于研發(fā)階段，需進一步優(yōu)化和提高技術水平。研究進展的概述02磷酸鐵鋰正極材料的應用與回收價值ChapterLiFePO4具有出色的安全性，不會燃燒或爆炸，即使在高溫或濫用情況下也能保持電池的安全性。安全性高穩(wěn)定性好成本低LiFePO4的穩(wěn)定性非常好，不會因為充放電而產(chǎn)生明顯的容量衰減，因此具有較長的使用壽命。LiFePO4的原材料成本相對較低，且易于獲取，因此可以降低電池的制作成本。030201LiFePO4在新能源汽車中的應用鋰資源的需求隨著新能源汽車市場的不斷擴大，對鋰資源的需求將不斷增加。報廢電池中鋰資源的回收利用可以緩解鋰資源短缺的問題，同時也有助于降低新能源汽車的成本。鋰資源的回收目前廢舊鋰電池的回收利用率還比較低，需要提高回收技術和降低成本才能實現(xiàn)大規(guī)?；厥?。隨著技術的不斷進步和市場規(guī)模的不斷擴大，鋰資源的回收利用率將逐漸提高。鋰資源的再利用回收得到的鋰資源可以重新用于生產(chǎn)新的電池或電池材料，從而實現(xiàn)對鋰資源的再利用。隨著新能源汽車市場的不斷擴大和電池技術的不斷進步，鋰資源的再利用將越來越普遍和高效。報廢電池中鋰資源的預測010203鋰電池的組成鋰電池主要由正極材料、負極材料、電解液和隔膜等組成，其中正極材料是電池中最重要的組成部分之一。廢舊鋰電池中仍含有大量有價值的金屬元素，如鋰、鐵、鈷等，這些元素可以回收利用并用于生產(chǎn)新的電池或電池材料。鋰電池的回收目前廢舊鋰電池的回收利用率還比較低，需要提高回收技術和降低成本才能實現(xiàn)大規(guī)?；厥?。隨著技術的不斷進步和市場規(guī)模的不斷擴大，鋰電池的回收利用率將逐漸提高。鋰電池的再利用回收得到的金屬元素可以重新用于生產(chǎn)新的電池或電池材料，從而實現(xiàn)對鋰電池的再利用。隨著新能源汽車市場的不斷擴大和電池技術的不斷進步，鋰電池的再利用將越來越普遍和高效。廢舊鋰電池作為鋰城市礦產(chǎn)的利用價值03廢舊磷酸鐵鋰電池的回收方法Chapter

放電拆解與分別回收放電將廢舊磷酸鐵鋰電池進行放電處理，使其達到安全狀態(tài)，便于后續(xù)的拆解和回收。拆解將放電后的電池進行拆解，分離出電池中的各個組成部分，包括正極材料、負極材料、隔膜、電解液等。分別回收將拆解得到的各個部分進行分別回收和處理，包括正極材料、負極材料、隔膜、電解液等。高溫再生技術是一種將廢舊磷酸鐵鋰正極材料經(jīng)過高溫處理后，使其恢復或提高其電化學性能的方法。在高溫再生過程中，可以通過控制溫度、氣氛和時間等因素，使正極材料中的鋰離子重新排列，改善材料的結(jié)構(gòu)，提高其電化學性能。高溫再生技術具有工藝簡單、環(huán)保性好等優(yōu)點，但高溫處理過程中可能導致材料的比表面積減小，影響材料的性能。正極材料的高溫再生技術沉淀與回收通過調(diào)節(jié)pH值、添加沉淀劑，將金屬離子轉(zhuǎn)化為沉淀物，實現(xiàn)回收。濕法工藝回收定義利用化學方法從廢舊磷酸鐵鋰正極材料中回收有價金屬。酸浸處理將廢舊電池中的正極材料用酸浸，使金屬離子進入酸液。廢棄物處理廢酸、廢液處理困難?；厥占兌冗^程中可能引入雜質(zhì)，影響回收金屬的純度。濕法工藝回收有價金屬的流程與難點04其他回收技術與挑戰(zhàn)Chapter利用微生物浸出將廢舊電池中的有價金屬轉(zhuǎn)化為可溶性化合物，選擇性溶解并分離出鋰、鐵等金屬。原理最早應用于回收鎳-鎘電池，而對廢舊LiFePO4電池的回收仍處于研發(fā)階段。應用歷史生物菌群的培育周期長，溶解浸出時間長，且菌群易失活，限制了工業(yè)應用。需提高菌種培養(yǎng)速度和金屬離子浸取速率。技術挑戰(zhàn)生物浸出回收技術的原理與應用電化學法就是利用電解的原理，將磷酸鐵鋰正極材料作為半電池的正極測，電解質(zhì)水溶液作為負極測，然后在外電場的作用下，使正極材料的鋰進入溶液中，最終鋰的遷出率高達95.3%。0102電化學法不需要高溫處理，也不需要使用酸堿溶液，但半電池的制作成本較高，不適合商業(yè)化推廣。電化學法的原理與優(yōu)勢123由于半電池的制作需要專業(yè)的設備和工藝，導致制作成本較高，這是限制電化學法商業(yè)化推廣的主要障礙之一。半電池的制作成本較高雖然電化學法可以將鋰從磷酸鐵鋰正極材料中遷出，但是遷出率還需要進一步提高，以滿足商業(yè)化應用的需求。鋰的遷出率有待提高在電化學法過程中，雜質(zhì)離子容易進入溶液，影響鋰的純度和質(zhì)量，這也是限制電化學法商業(yè)化推廣的一個重要因素。雜質(zhì)離子的影響電化學法商業(yè)化推廣的障礙05火法回收工藝與未來展望Chapter機械分選法流程：依據(jù)廢舊磷酸鐵鋰電池中各物質(zhì)的性質(zhì)差異，通過機械方法合理回收不同金屬?；鸱ɑ厥展に嚨牧鞒膛c優(yōu)缺點優(yōu)點操作簡單。缺點回收效率較低，對電池破碎和分離的要求較高?；鸱ɑ厥展に嚨牧鞒膛c優(yōu)缺點高溫分解法流程：將廢舊磷酸鐵鋰料放入馬弗爐中煅燒，氧化分解電池以進行回收。火法回收工藝的流程與優(yōu)缺點優(yōu)點回收效率高。缺點能耗大，生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生污染性氣體或物質(zhì)?；鸱ɑ厥展に嚨牧鞒膛c優(yōu)缺點新能源汽車市場擴大，鋰資源需求增加，供應集中在少數(shù)國家和地區(qū)，導致新興市場國家如中國面臨供應不確定性和風險。為降低風險，中國需加強鋰城市礦產(chǎn)利用，提高自給率?？删徑鈱υV產(chǎn)和國外礦產(chǎn)的依賴，降低供應風險，節(jié)約資源，提高可持續(xù)利用率。同時，促進相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。鋰依賴風險加大鋰城市礦產(chǎn)利用重要性鋰依賴風險的加大與鋰城市礦產(chǎn)利用的重要性廢舊磷酸鐵鋰電池回收成本高昂，主要因為大量能源消耗和化學品需