张明明,张 祥,李加林

( 1. 唐山学院环境与化学工程系,河北 唐山 063000; 2. 力神动力系统有限公司,天津 300384 )

电池的回收主要包括放电处理、拆壳、初步筛分,电极材料与集流体的分离,有价金属回收及正极材料修复等过程。电极材料与集流体分离的关键是黏结剂失效,目前主要的方法有高温分解[1]、有机溶剂溶解[2]及酸、碱溶解[3]等。 LiFe-PO4正极材料的修复主要包含补锂调节主元素配比、球磨分级等过程。 回收材料的性能受多种因素的影响,一方面,回收的电池经多次循环且工况复杂,过充、过放等导致的结构变异、集流体腐蚀等,均会使回收材料性能劣化;另一方面,电池回收过程中,拆卷可能导致混料,球磨筛分难以将集流体细粉完全去除,会增加回收材料中的杂质含量,从而影响产物的性能[4]。

本文作者从废旧锂离子电池中回收并修复LiFePO4,对回收材料的基本物理性能进行分析,并对用回收的LiFePO4材料制备的全电池进行不同倍率充放电、存储和循环等性能测试,为回收LiFePO4材料再利用的可行性提供支持。

1 实验

1.1 磷酸铁锂回收

实验用回收LiFePO4材料来自废旧LP2770134-20 Ah 铝壳动力电芯(天津产)。 实验使用60 只电芯,单只电芯的质量约为0.51 kg,总质量为30.6 kg。 修复过程为:加入补锂剂Li2CO3(天津产,99.9%),在约600 ℃下进行高温处理,以促进LiFePO4再生,并除去黏结剂。

单只电芯约含0.143 kg LiFePO4,60 只电芯共8.58 kg。经过拆解、分离及修复后,共回收获得7.25 kg LiFePO4。 可以算出,LiFePO4的回收比例约为84.5%。

1.2 回收LiFePO4 材料物性分析

用D/max-2500PC 型X 射线衍射仪(日本产)对回收LiFePO4样品的晶体结构进行分析,CuKα,管压40 kV、管流100 mA,步宽0.02°,扫描速度为5(°)/min。……