磷酸鐵鋰電池介紹

比亞迪叉車百科來源： 2022年04月03日 20279 瀏覽

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詳情

簡(jiǎn)介

在LiFePO體結(jié)構(gòu)中，氧原子呈六方緊密堆積排列。PO四面體和FeO6八面體構(gòu)成晶體的空間骨架，Li和Fe占據(jù)八面體空隙，而P占據(jù)四面體空隙，其中Fe占據(jù)八面體的共角位置，Li占據(jù)八面體的共邊位置。FeO6八面體在晶體的bc面上相互連接，b軸方向上的LiO6八面體結(jié)構(gòu)相互連接成鏈狀結(jié)構(gòu)。1個(gè)FeO6八面體與iO6八面體和1個(gè)PO四面體共棱。

由于FeO6共邊八面體網(wǎng)絡(luò)不連續(xù)，致使不能形成電子導(dǎo)電；同時(shí)，PO四面體限制了晶格的體積變化，影響了Li+的脫嵌和電子擴(kuò)散，導(dǎo)致LiFePO材料電子導(dǎo)電率和離子擴(kuò)散效率極低。

LiFePO的理論比容量較高（約為170mAh/g），放電平臺(tái)是3.Li+在正負(fù)兩極之間往返脫-嵌實(shí)現(xiàn)充放電，充電時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)，Li+從正極遷出，經(jīng)電解液嵌入負(fù)極，鐵從Fe成Fe3+，發(fā)生氧化反應(yīng)。

電池結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

磷酸鐵鋰電池左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO構(gòu)成的正極，由鋁箔與電池正極連接。右邊是由碳（石墨）組成的電池負(fù)極，由銅箔與電池的負(fù)極連接。中間是聚合物的隔膜，它把正極與負(fù)極隔開，鋰離子可以通過隔膜而電子不能通過隔膜。電池內(nèi)部充有電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。

電池充放電原理

磷酸鐵鋰電池的充放電反應(yīng)是在LiFePOePO之間進(jìn)行。在充電過程中，LiFePO脫離出鋰離子形成FePO放電過程中，鋰離子嵌入FePOLiFePO

電池充電時(shí)，鋰離子從磷酸鐵鋰晶體遷移到晶體表面，在電場(chǎng)力的作用下，進(jìn)入電解液，然后穿過隔膜，再經(jīng)電解液遷移到石墨晶體的表面，而后嵌入石墨晶格中。

與此同時(shí)，電子經(jīng)導(dǎo)電體流向正極的鋁箔集電極，經(jīng)極耳、電池正極柱、外電路、負(fù)極極柱、負(fù)極極耳流向電池負(fù)極的銅箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體流到石墨負(fù)極，使負(fù)極的電荷達(dá)至平衡。鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后，磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)化成磷酸鐵。

電池放電時(shí)，鋰離子從石墨晶體中脫嵌出來，進(jìn)入電解液，然后穿過隔膜，經(jīng)電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內(nèi)。

與此同時(shí)，電子經(jīng)導(dǎo)電體流向負(fù)極的銅箔集電極，經(jīng)極耳、電池負(fù)極柱、外電路、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體流到磷酸鐵鋰正極，使正極的電荷達(dá)至平衡。鋰離子嵌入到磷酸鐵晶體后，磷酸鐵轉(zhuǎn)化為磷酸鐵鋰。

磷酸鐵鋰電池的特點(diǎn)

能量密度較高

據(jù)報(bào)道，8年量產(chǎn)的方形鋁殼磷酸鐵鋰電池單體能量密度在160Wh/kg左右，9年一些優(yōu)秀的電池廠家大概能做到175-180Wh/kg的水平，個(gè)別厲害的廠家采用疊片工藝、容量做得大些，或能做到185Wh/kg。

安全性能好

磷酸鐵鋰電池正極材料電化學(xué)性能比較穩(wěn)定，這決定了它具有著平穩(wěn)的充放電平臺(tái)，因此，在充放電過程中電池的結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生變化，不會(huì)燃燒爆炸，并且即使在短路、過充、擠壓、針刺等特殊條件下，仍然是非常安全的。

循環(huán)壽命長(zhǎng)

磷酸鐵鋰電池1C循環(huán)壽命普遍達(dá)0次，甚至達(dá)到3500次以上，而對(duì)于儲(chǔ)能市場(chǎng)要求達(dá)到0-5000次以上，保證8-10年的使用壽命，高于三元電池1000多次的循環(huán)壽命，而長(zhǎng)壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右。

磷酸鐵鋰的合成

磷酸鐵鋰的合成工藝已基本完善，主要分為固相法和液相法。其中以高溫固相反應(yīng)法最為常用，也有研究者將固相法中的微波合成法及液相法中的水熱合成法結(jié)合使用——微波水熱法。

另外，磷酸鐵鋰的合成方法還包括仿生法、冷卻干燥法、乳化干燥法、脈沖激光沉積法等，通過選擇不同的方法，合成粒度小、分散性能好的產(chǎn)物，可以有效縮短Li+的擴(kuò)散路徑，兩相間的接觸面積增大，Li+的擴(kuò)散速度加快。

磷酸鐵鋰電池工業(yè)應(yīng)用

新能源汽車行業(yè)的應(yīng)用

我國(guó)《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出“我國(guó)新能源汽車發(fā)展的總體目標(biāo)是：到0年，新能源汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量達(dá)到500萬輛，我國(guó)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模位居世界前列”。磷酸鐵鋰電池由于其在安全性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于乘用車、客車、物流車、低速電動(dòng)車等，雖然，在當(dāng)前新能源乘用車領(lǐng)域，受**對(duì)新能源汽車補(bǔ)貼政策影響，憑借能量密度的優(yōu)勢(shì)，三元電池占據(jù)著主導(dǎo)地位，但是磷酸鐵鋰電池仍在客車、物流車等領(lǐng)域占據(jù)不可替代的優(yōu)勢(shì)。客車領(lǐng)域，磷酸鐵鋰電池在8年第5批、第6批、第7批《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》（以下簡(jiǎn)稱《目錄》）中占比約為76%、81%、78%，依舊保持主流。專用車領(lǐng)域，磷酸鐵鋰電池在8年第5批、第6批、第7批《目錄》中占比分別約30%、3，應(yīng)用比例逐步增加。

中國(guó)工程院院士楊裕生認(rèn)為，將磷酸鐵鋰電池用于增程式電動(dòng)汽車市場(chǎng)，不但能提高車輛的安全性，還能支持增程式電動(dòng)汽車的市場(chǎng)化，免除純電動(dòng)汽車的里程、安全、價(jià)格、充電、后續(xù)電池問題等焦慮。在7 年-3年期間，許多車企都上馬了增程式純電動(dòng)汽車的項(xiàng)目。

啟動(dòng)電源上的應(yīng)用

啟動(dòng)型磷酸鐵鋰電池除具備動(dòng)力鋰電池特性外，還具備瞬間大功率輸出能力，用能量小于一度電的功率型鋰電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉛酸電池，用BSG電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的啟動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)，不但具有怠速啟停功能，還具有發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)滑行、滑行與制動(dòng)能量回收、加速助力和電巡航功能。

儲(chǔ)能市場(chǎng)的應(yīng)用

磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率小、無記憶效應(yīng)、綠色環(huán)保等一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，并且支持無級(jí)擴(kuò)展，適合于大規(guī)模電能儲(chǔ)存，在可再生能源發(fā)電站發(fā)電安全并網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)峰、分布式電站、UPS電源、應(yīng)急電源系統(tǒng)等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。

根據(jù)**市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)GTM Research近日發(fā)布的**儲(chǔ)能報(bào)告顯示，8年中國(guó)的電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目的應(yīng)用卻使磷酸鐵鋰電池用量持續(xù)增加。

隨著儲(chǔ)能市場(chǎng)的興起，近年來，一些動(dòng)力電池企業(yè)紛紛布局儲(chǔ)能業(yè)務(wù)，為磷酸鐵鋰電池開拓新的應(yīng)用市場(chǎng)。一方面，磷酸鐵鋰由于超長(zhǎng)壽命、使用安全、大容量、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，可向儲(chǔ)能領(lǐng)域轉(zhuǎn)移將會(huì)延長(zhǎng)價(jià)值鏈條，推動(dòng)全新商業(yè)模式的建立。另一方面，磷酸鐵鋰電池配套的儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)成為市場(chǎng)的主流選擇。據(jù)報(bào)告，磷酸鐵鋰電池已經(jīng)嘗試用于電動(dòng)公交車、電動(dòng)卡車、用戶側(cè)以及電網(wǎng)側(cè)調(diào)頻。

1風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電安全并網(wǎng)。風(fēng)力發(fā)電自身所固有的隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性等特征，決定了其規(guī)模化發(fā)展必然會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來顯著影響。隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，特別是我國(guó)的多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)屬于“大規(guī)模集中開發(fā)、遠(yuǎn)距離輸送”，大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)并網(wǎng)發(fā)電對(duì)大電網(wǎng)的運(yùn)行和控制提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

光伏發(fā)電受環(huán)境溫度、太陽光照強(qiáng)度和天氣條件的影響，光伏發(fā)電呈現(xiàn)隨機(jī)波動(dòng)的特點(diǎn)。我國(guó)呈現(xiàn)出“分散開發(fā)，低電壓就地接入”和“大規(guī)模開發(fā)，中高電壓接入”并舉的發(fā)展態(tài)勢(shì)，這就對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行提出了更高要求。

因此，大容量?jī)?chǔ)能產(chǎn)品成為解決電網(wǎng)與可再生能源發(fā)電之間矛盾的關(guān)鍵因素。磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)具有工況轉(zhuǎn)換快、運(yùn)行方式靈活、效率高、安全環(huán)保、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，在**風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程中開展了工程應(yīng)用，將有效提高設(shè)備效率，解決局部電壓控制問題，提高可再生能源發(fā)電的可靠性和改善電能質(zhì)量，使可再生能源成為連續(xù)、穩(wěn)定的供電電源。

隨著容量和規(guī)模的不斷擴(kuò)大，集成技術(shù)的不斷成熟，儲(chǔ)能系統(tǒng)成本將進(jìn)一步降低，經(jīng)過安全性和可靠性的長(zhǎng)期測(cè)試，磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)有望在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電安全并網(wǎng)及提高電能質(zhì)量方面得到廣泛應(yīng)用。

調(diào)峰。電網(wǎng)調(diào)峰的主要手段一直是抽水蓄能電站。由于抽水蓄能電站需建上、下兩個(gè)水庫，受地理?xiàng)l件限制較大，在平原地區(qū)不容易建設(shè)，而且占地面積大，維護(hù)成本高。采用磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)取代抽水蓄能電站，應(yīng)對(duì)電網(wǎng)尖峰負(fù)荷，不受地理?xiàng)l件限制，選址自由，投資少、占地少，維護(hù)成本低，在電網(wǎng)調(diào)峰過程中將發(fā)揮重要作用。

3分布式電站。大型電網(wǎng)自身的缺陷，難以保障電力供應(yīng)的質(zhì)量、效率、安全可靠性要求。對(duì)于重要單位和企業(yè)，往往需要雙電源甚至多電源作為備份和保障。磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以減少或避免由于電網(wǎng)故障和各種意外事件造成的斷電，在保證醫(yī)院、銀行、指揮控制中心、數(shù)據(jù)處理中心、化學(xué)材料工業(yè)和精密制造工業(yè)等安全可靠供電方面發(fā)揮重要作用。

S電源。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展帶來的UPS電源用戶需求分散化，使得更多的行業(yè)和更多的企業(yè)對(duì)UPS電源產(chǎn)生了持續(xù)的需求。

磷酸鐵鋰電池相對(duì)于鉛酸電池，具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全穩(wěn)定、綠色環(huán)保、自放電率小等優(yōu)點(diǎn)，隨著集成技術(shù)的不斷成熟，成本的不斷降低，磷酸鐵鋰電池在UPS電源蓄電池方面將得到廣泛應(yīng)用。

其他領(lǐng)域的應(yīng)用

磷酸鐵鋰電池因其良好的循環(huán)使用壽命、安全性、低溫性能等優(yōu)勢(shì)，在軍事領(lǐng)域也得到的廣泛的應(yīng)用。8 年10月10日，山東某電池企業(yè)強(qiáng)勢(shì)亮相首屆青島軍民融合科技創(chuàng)新成果展，展出了包括-軍用超低溫電池等軍工產(chǎn)品。

磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)

磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，并且支持無級(jí)擴(kuò)展，組成儲(chǔ)能系統(tǒng)后可進(jìn)行大規(guī)模電能儲(chǔ)存。磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)由磷酸鐵鋰電池組、電池管理系統(tǒng)（Battery Management System，BMS）、換流裝置（整流器、逆變器）、中央監(jiān)控系統(tǒng)、變壓器等組成。

充電階段，間歇式電源或電網(wǎng)為儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充電，交流電經(jīng)過整流器后整流為直流電向儲(chǔ)能電池模塊進(jìn)行充電，儲(chǔ)存能量；放電階段，儲(chǔ)能系統(tǒng)向電網(wǎng)或負(fù)載進(jìn)行放電，儲(chǔ)能電池模塊的直流電經(jīng)過逆變器逆變?yōu)榻涣麟姡ㄟ^中央監(jiān)控系統(tǒng)控制逆變輸出，可實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)或負(fù)載提供穩(wěn)定功率輸出。

磷酸鐵鋰電池的梯次利用

一般來說，電動(dòng)車退役磷酸鐵鋰電池仍有接近80%的容量剩余，距離60%徹底報(bào)廢容量下限仍有的容量，可用于比汽車電能要求更低的場(chǎng)合，如低速電動(dòng)車、通訊基站等，實(shí)現(xiàn)廢舊電池的梯次利用。從汽車上退役下來的磷酸鐵鋰電池仍有較高的利用價(jià)值。動(dòng)力電池的梯次利用流程如下：企業(yè)回收退役電池—拆解—檢測(cè)分級(jí)—按容量分類—電池模塊重組。在電池制備水平下，廢舊磷酸鐵鋰電池的剩余能量密度可以達(dá)到60~90Wh/kg，再循環(huán)壽命可以達(dá)到~1000次，隨電池制備水平的提高，再循環(huán)壽命還可能進(jìn)一步提升，與能量為h/kg、循環(huán)壽命約500次的鉛酸電池相比，廢舊磷酸鐵鋰電池仍然具有性能優(yōu)勢(shì)。而且廢舊磷酸鐵鋰電池成本較低，僅為0~10000元/t，具有很高的經(jīng)濟(jì)性。

磷酸鐵鋰電池的回收特點(diǎn)

增長(zhǎng)迅速，報(bào)廢量大

自電動(dòng)車行業(yè)發(fā)展以來，中國(guó)是全球磷酸鐵鋰**的消費(fèi)市場(chǎng)。尤其是013年以近%的速率在增長(zhǎng)，3年中國(guó)磷酸鐵鋰的銷量約為5797t，占全球銷量的50%以上。

75%的磷酸鐵鋰正極材料銷售到中國(guó)，磷酸鐵鋰電池的理論壽命為7～8年（以7年計(jì)算），可預(yù)計(jì)到1年將有約9t的磷酸鐵鋰報(bào)廢，如此龐大的廢棄量如若不加以處理，帶來的不僅僅是環(huán)境污染，更是能源浪費(fèi)以及經(jīng)濟(jì)損失。

危害顯著

磷酸鐵鋰電池中含有的LiPF6、有機(jī)碳酸酯、銅等化學(xué)物質(zhì)均在**危險(xiǎn)廢物名錄中。LiPF6有強(qiáng)烈的腐蝕性，遇水易分解產(chǎn)生HF；有機(jī)溶劑及其分解和水解產(chǎn)物會(huì)對(duì)大氣、水、土壤造成嚴(yán)重的污染，并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害；銅等重金屬在環(huán)境中累積，最終通過生物鏈危害人類自身；磷元素一旦進(jìn)入湖泊等水體，極易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。由此可見，如若對(duì)廢棄的磷酸鐵鋰電池不加以回收利用，對(duì)環(huán)境及人類健康都是極大危害。

回收技術(shù)不成熟

現(xiàn)有的資料表明，廢舊磷酸鐵鋰電池的回收處理分為兩種：一種是回收金屬，另一種是再生磷酸鐵鋰正極材料。

（1）濕法回收鋰和鐵

此類工藝以回收鋰為主，因磷酸鐵鋰不含有貴金屬，故對(duì)鈷酸鋰的回收工藝進(jìn)行改造。首先將磷酸鐵鋰電池拆解得到正極材料，粉碎篩分得到粉料；之后將堿溶液加入到粉料中，溶解鋁及鋁的氧化物，過濾得到含鋰、鐵等的濾渣；將濾渣用硫酸與雙氧水（還原劑）的混合溶液浸出，得到浸出液；加堿沉淀氫氧化鐵，過濾得到濾液；灼燒氫氧化鐵，可得氧化鐵；**調(diào)節(jié)浸出液的pH值（5.0 ～8.0），過濾浸出液得濾液，加固體碳酸鈉濃縮結(jié)晶得碳酸鋰。

（生磷酸鐵鋰

單一回收某種元素使得不含有貴重金屬的磷酸鐵鋰回收產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益比較低。因此，主要是固相法再生磷酸鐵鋰處理廢舊磷酸鐵鋰電池，此工藝具有很高的回收效益，且資源的綜合利用率高。

首先將磷酸鐵鋰電池拆解得到正極材料，粉碎篩分得粉料；之后熱處理去除殘留的石墨和粘結(jié)劑，再將堿溶液加入到粉料中，溶解鋁及鋁的氧化物；過濾得含鋰、鐵等的濾渣，分析濾渣中鐵、鋰、磷的摩爾比，添加鐵源、鋰源和磷源，將鐵、鋰、磷的摩爾比調(diào)整為1∶1∶1；加入碳源，球磨后在惰性氣氛中煅燒得到新的磷酸鐵鋰正極材料。

回收利用體系不完善

**“863”計(jì)劃、“973”計(jì)劃和“十一五”高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃均將磷酸鐵鋰電池劃分為重點(diǎn)支持領(lǐng)域，但該電池生產(chǎn)技術(shù)要求比較嚴(yán)格，導(dǎo)致電池價(jià)格較高，僅用于電動(dòng)摩托車和少量的汽車上。因此，車用動(dòng)力電池尚未出現(xiàn)大批量報(bào)廢的情況，系統(tǒng)專業(yè)的車用動(dòng)力電池回收利用體系亦尚未建立。現(xiàn)有的回收體系存在一定的問題，而且回收效率低下。

這種問題主要由以下幾方面造成：

（1）可回收量少

大量的廢舊電池分散在國(guó)民手中，但是民眾沒有投放的地方，因而隨著生活垃圾一起處理，從而使得從個(gè)人中回收的報(bào)廢電池幾乎為零，絕大部分回收的是生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料或者是庫存舊料，回收到的大型動(dòng)力電池?cái)?shù)量更是少之又少。

（收系統(tǒng)不健全

專門回收電池的系統(tǒng)國(guó)內(nèi)尚未建立，主要是小作坊的粗放式收集。我國(guó)是鋰離子電池的生產(chǎn)及消費(fèi)大國(guó)，但由于人口眾多，使得電池人均保有量相對(duì)較少。長(zhǎng)久以來回收公司對(duì)不具有回收價(jià)值的單個(gè)鋰離子電池并未進(jìn)行回收。

（3）準(zhǔn)入門檻高

企業(yè)欲從事廢舊電池的回收與處理，必須按照《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》和《危險(xiǎn)廢物經(jīng)驗(yàn)許可證管理辦法》的規(guī)定申請(qǐng)危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證，但是能達(dá)到大規(guī)模回收資質(zhì)的企業(yè)并不多，反而是那些規(guī)模小、技術(shù)低下的公司數(shù)量眾多，造成電池?zé)o法集中收集的難題。

（收成本高

大量的磷酸鐵鋰材料應(yīng)用于動(dòng)力或儲(chǔ)能電池正極，需求量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通小型電池，對(duì)其進(jìn)行回收具有很高的社會(huì)價(jià)值，但回收成本較高，且磷酸鐵鋰電池中不含有貴重金屬，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低。

（5）回收意識(shí)薄弱

長(zhǎng)期以來，我國(guó)對(duì)于廢舊電池回收利用方面的宣傳教育很少，致使公民缺乏對(duì)于廢舊電池污染危害的深入認(rèn)識(shí)，沒有形成自覺回收的意識(shí)。

磷酸鐵鋰電池的拆解回收

退役磷酸鐵鋰電池中不具備梯次利用價(jià)值的電池及梯次利用后的電池最終要進(jìn)入到拆解回收階段。磷酸鐵鋰電池與三元材料電池不同的是，不含重金屬，回收主要是Li、P、Fe，回收產(chǎn)物附加值較低，需要開發(fā)低成本的回收路線。主要有火法和濕法收方式。

火法回收工藝

傳統(tǒng)的火法回收一般是高溫焚燒電極片，將電極碎片中的碳和有機(jī)物燃燒掉，不能被燃燒掉的剩余灰分最終經(jīng)篩選得到含有金屬和金屬氧化物的細(xì)粉狀材料。該法工藝簡(jiǎn)單，但處理流程長(zhǎng)，有價(jià)金屬綜合回收率較低。改進(jìn)后的火法回收技術(shù)是通過煅燒去除有機(jī)粘結(jié)劑，使磷酸鐵鋰粉末與鋁箔片分離，獲得磷酸鐵鋰材料，之后再在其中加入適量原料以得到所需的鋰、鐵、磷的摩爾比，經(jīng)高溫固相法合成新的磷酸鐵鋰。據(jù)成本測(cè)算，磷酸鐵鋰廢舊電池經(jīng)改進(jìn)后的火法干法回收，可實(shí)現(xiàn)盈利，但按此回收工藝新制備的磷酸鐵鋰雜質(zhì)多，性能不穩(wěn)定。

濕法回收工藝

濕法回收主要是通過酸堿溶液溶解磷酸鐵鋰電池中的金屬離子，進(jìn)一步利用沉淀、吸附等方式將溶解的金屬離子以氧化物、鹽等形式提取出來，反應(yīng)過程中多數(shù)使用HaOH和H等試劑。濕法回收工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備要求不高，適合工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，是學(xué)者們研究的最多，也是國(guó)內(nèi)主流的廢舊鋰離子電池處理路線。

磷酸鐵鋰電池濕法回收以回收正極為主。采用濕法工藝回收磷酸鐵鋰正極時(shí)，首先要將鋁箔集流體與正極活性物質(zhì)分離。方法之一是采用堿液溶解集流體，而活性物質(zhì)不與堿液反應(yīng)，可以通過過濾獲得活性物質(zhì)。方法之二是用有機(jī)溶劑溶解粘結(jié)劑PVDF，使磷酸鐵鋰正極材料與鋁箔脫離，鋁箔重新利用，活性物質(zhì)可進(jìn)行后續(xù)的處理，有機(jī)溶劑可經(jīng)過蒸餾處理，實(shí)現(xiàn)其循環(huán)使用。兩種方法相比，第二種更環(huán)保安全。正極中磷酸鐵鋰的回收一種是生成碳酸鋰。此種回收方式成本較低，被多數(shù)磷酸鐵鋰回收企業(yè)所采納，但磷酸鐵鋰的主要成分磷酸鐵（含量95%）沒有被回收，造成資源浪費(fèi)。

較理想的濕法回收方式為將廢舊磷酸亞鐵鋰正極材料轉(zhuǎn)化為鋰鹽和磷酸鐵，實(shí)現(xiàn)Li、Fe、P的全元素回收。磷酸亞鐵鋰要想變成鋰鹽和磷酸鐵，需要將亞鐵氧化為三價(jià)鐵，采用酸浸或堿浸將鋰浸出。有學(xué)者采用氧化煅燒分離出鋁片及磷酸鐵鋰，之后經(jīng)硫酸浸出、分離得到粗磷酸鐵，溶液除雜用碳酸鈉沉淀成碳酸鋰；濾液蒸發(fā)結(jié)晶得到無水硫酸鈉產(chǎn)品作為副產(chǎn)物出售；粗磷酸鐵進(jìn)一步精制得到電池級(jí)磷酸鐵，可以用于磷酸鐵鋰材料的制備。該工藝經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)相對(duì)成熟。

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磷酸鐵鋰電池