分析磷酸铁锂电池的回收利用

磷酸铁锂离子电池回收有其自身的特点，相比于其他的层状结构材料，磷酸铁锂材料具有更加稳定的橄榄石结构，因此非常稳定，充电时即便所有的Li+从磷酸铁锂材料内部脱出，磷酸铁锂材料仍然能够保持FePO4结构，而不会发生结构坍塌和转变，所以磷酸铁锂离子电池在循环过程中的衰降一般不是由于正负极活性物质损失造成的，德国慕尼黑工业大学的NeelimaPaul和他的团队使用中子衍射的方法对长期循环的磷酸铁锂离子电池(LFP/MCMB)研究认为，造成磷酸铁锂离子电池寿命衰降的重要因素是在循环的过程中由于SEI膜重构和生长造成的Li消耗[1]。

NeelimaPaul利用中子衍射的方法对循环1C循环4750次后和23℃状态下存储2年(20%SoC)的电池进行分析后发现，即便是电池完全放电后(正极处于嵌锂状态，负极处于脱锂状态)，但是在正极的衍射峰中仍然观察到了相当比例的FePO4，在循环4750次的电池中LFP：FP的比例为67:33，在存储2年的电池中LFP：FP比例为75:25，而负极的衍射峰中没有观察到LiC6的衍射峰。这一结果显示磷酸铁锂离子电池在循环和存储过程中有相当比例的Li+凭空消失了，同时也表明在循环过程中正负极活性物质都能够参与到充放电反应中，并没有发生活性物质的损失，因此造成磷酸铁锂离子电池衰降的重要原因就是循环过程中的Li损失。

既然LFP材料在电池循环过程中能够保持晶体结构的稳定性不变，因此关于废弃的LFP电池回收，我们只要补充适当的Li就能够重新获得性能良好的LFP材料了，这可以极大的减少LFP材料的生产成本，减少环境污染。天津工业大学的XueleiLi等[2]设计了一种绿色环保的回收废旧磷酸铁锂离子电池的工艺，具体的工艺步骤如下图所示。该步骤最大的特点是针对磷酸铁锂材料的特点实现了低成本、高效和环保回收。从流程图上我们可以看到，该工艺不仅仅实现了正极LFP材料和负极石墨材料的回收和再生，还对电解液等难以回收的材料进行了回收。

XueleiLi等首先降废弃的磷酸铁锂离子电池进行了放电和拆解，残余的电解液利用低浓度的NaOH进行了处理，根据电解液中溶剂不同的密度、溶解性和沸点等物理特点实现了对DMC、DEC和EC等的分离，溶剂盐LiPF6则会在水溶液中发生分解，如下式所示，然后可以通过过滤对其进行回收。