การแยกชิ้นส่วนและการกู้คืนแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต

แบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตที่เลิกใช้แล้วซึ่งไม่มีมูลค่าของการใช้งานแบบคาสเคด และแบตเตอรี่หลังจากการใช้งานแบบคาสเคดจะเข้าสู่ขั้นตอนของการถอดประกอบและการกู้คืนในที่สุด ความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตและแบตเตอรี่วัสดุไตรภาคคือไม่มีโลหะหนัก และการนำกลับมาใช้ใหม่คือ Li, P และ Fe เป็นหลัก มูลค่าเพิ่มของผลิตภัณฑ์ที่กู้คืนต่ำ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพัฒนาเส้นทางการกู้คืนที่มีต้นทุนต่ำ วิธีการรีไซเคิลส่วนใหญ่มี 2 วิธีคือวิธีดับเพลิงและวิธีเปียก
กระบวนการกู้คืนไฟ
วิธีการกู้ไฟแบบดั้งเดิมโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการเผาชิ้นส่วนอิเล็กโทรดที่อุณหภูมิสูง ซึ่งจะเผาไหม้คาร์บอนและสารอินทรีย์ในชิ้นส่วนอิเล็กโทรด ขี้เถ้าที่เหลือซึ่งไม่สามารถเผาได้จะถูกคัดกรองเพื่อให้ได้วัสดุผงละเอียดที่มีโลหะและออกไซด์ของโลหะ กระบวนการของวิธีนี้นั้นง่าย แต่กระบวนการบำบัดนั้นใช้เวลานานและอัตราการกู้คืนที่ครอบคลุมของโลหะมีค่านั้นต่ำ เทคโนโลยีการกู้คืนโลหะด้วยความร้อนที่ได้รับการปรับปรุงเกี่ยวข้องกับการกำจัดสารยึดเกาะอินทรีย์ผ่านการเผา การแยกผงลิเธียมเหล็กฟอสเฟตออกจากอลูมิเนียมฟอยล์เพื่อให้ได้วัสดุลิเธียมเหล็กฟอสเฟต จากนั้น เติมวัตถุดิบในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อให้ได้อัตราส่วนโมลาร์ของลิเธียม เหล็ก และฟอสฟอรัสที่ต้องการ และลิเธียมเหล็กฟอสเฟตใหม่จะถูกสังเคราะห์ด้วยวิธีสถานะของแข็งที่อุณหภูมิสูง จากการประมาณการต้นทุน การรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตแบบแห้งที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นสามารถทำกำไรได้ แต่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟตที่เตรียมขึ้นใหม่โดยใช้กระบวนการรีไซเคิลนี้มีสิ่งเจือปนมากมายและประสิทธิภาพการทำงานที่ไม่เสถียร
กระบวนการกู้คืนแบบเปียก
การกู้คืนแบบเปียกส่วนใหญ่คือการละลายไอออนโลหะในแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตผ่านสารละลายกรดและด่าง และแยกไอออนโลหะที่ละลายออกมาในรูปของออกไซด์ เกลือ ฯลฯ โดยการตกตะกอน การดูดซับ ฯลฯ กระบวนการเกิดปฏิกิริยาส่วนใหญ่ใช้ H2SO4 , NaOH, H2O2 และรีเอเจนต์อื่นๆ กระบวนการกู้คืนแบบเปียกทำได้ง่าย มีความต้องการอุปกรณ์ต่ำ และเหมาะสำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรม เป็นการศึกษามากที่สุดโดยนักวิชาการและยังเป็นเส้นทางหลักในการบำบัดสำหรับขยะแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในประเทศจีน
การกู้คืนแบบเปียกของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการคืนสภาพของขั้วไฟฟ้าบวก เมื่อใช้กระบวนการแบบเปียกเพื่อกู้คืนแคโทดลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ขั้นตอนแรกคือการแยกตัวเก็บฟอยล์อะลูมิเนียมออกจากสารออกฤทธิ์ของแคโทด วิธีหนึ่งคือการใช้สารละลายอัลคาไลน์เพื่อละลายและรวบรวมของเหลว ในขณะที่สารออกฤทธิ์ไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลน์และสามารถหาได้จากการกรอง วิธีที่สองคือการละลายสารยึดประสาน PVDF ด้วยตัวทำละลายอินทรีย์เพื่อแยกวัสดุแคโทดลิเธียมเหล็กฟอสเฟตออกจากอลูมิเนียมฟอยล์ อลูมิเนียมฟอยล์ถูกนำมาใช้ซ้ำและสามารถบำบัดสารออกฤทธิ์ต่อไปได้ ตัวทำละลายอินทรีย์สามารถกลั่นเพื่อให้ได้การรีไซเคิล เมื่อเปรียบเทียบกับทั้งสองวิธีแล้ว วิธีที่สองนั้นเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและปลอดภัยมากกว่า วิธีหนึ่งในการกู้คืนลิเธียมเหล็กฟอสเฟตจากขั้วบวกคือการสร้างลิเธียมคาร์บอเนต วิธีการรีไซเคิลนี้มีต้นทุนต่ำกว่าและถูกนำมาใช้โดยองค์กรรีไซเคิลลิเธียมเหล็กฟอสเฟตส่วนใหญ่ แต่องค์ประกอบหลักของลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ฟอสเฟตเหล็ก (ที่มีเนื้อหาร้อยละ 95) ไม่ได้ถูกรีไซเคิล ส่งผลให้เกิดการสิ้นเปลืองทรัพยากร
วิธีการกู้คืนแบบเปียกในอุดมคติคือการเปลี่ยนวัสดุแคโทดลิเธียมเฟอร์รัสฟอสเฟตที่เป็นของเสียให้เป็นเกลือลิเธียมและเหล็กฟอสเฟต เพื่อให้ได้องค์ประกอบที่สมบูรณ์ของ Li, Fe และ P ในการแปลงลิเธียมเฟอร์รัสฟอสเฟตเป็นเกลือลิเธียมและเหล็กฟอสเฟต เฟอร์รัสออกไซด์จะต้องมี ออกซิไดซ์เป็นเหล็กไตรวาเลนต์ และลิเธียมถูกชะล้างด้วยกรดหรือด่าง นักวิชาการบางคนใช้การเผาออกซิเดชันเพื่อแยกแผ่นอลูมิเนียมและลิเธียมเหล็กฟอสเฟต ซึ่งจะถูกชะล้างและแยกออกด้วยกรดซัลฟิวริกเพื่อให้ได้ฟอสเฟตเหล็กดิบ จากนั้นสารละลายจะตกตะกอนเป็นลิเธียมคาร์บอเนตโดยใช้โซเดียมคาร์บอเนตเพื่อกำจัดสิ่งเจือปน ตัวกรองถูกระเหยและตกผลึกเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ปราศจากโซเดียมซัลเฟต ซึ่งขายเป็นผลพลอยได้ ฟอสเฟตเหล็กดิบได้รับการขัดเกลาเพิ่มเติมเพื่อให้ได้เหล็กฟอสเฟตเกรดแบตเตอรี่ ซึ่งสามารถใช้ในการเตรียมวัสดุลิเธียมเหล็กฟอสเฟต กระบวนการนี้ดำเนินมาหลายปีแล้ว