लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी को अलग करना और पुनर्प्राप्त करना

सेवानिवृत्त लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी जिसमें कैस्केड उपयोग का मूल्य नहीं है और कैस्केड उपयोग के बाद बैटरियां अंततः डिसएस्पेशन और रिकवरी के चरण में प्रवेश करेंगी। लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी और टर्नरी मटेरियल बैटरी के बीच अंतर यह है कि इसमें भारी धातुएं नहीं होती हैं, और रिकवरी मुख्य रूप से Li, P और Fe होती है। पुनर्प्राप्त उत्पादों का अतिरिक्त मूल्य कम है, इसलिए कम लागत वाली पुनर्प्राप्ति मार्ग विकसित करने की आवश्यकता है। पुनर्चक्रण की मुख्यतः दो विधियाँ हैं: अग्नि विधि और गीली विधि।
अग्नि पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया
पारंपरिक अग्नि पुनर्प्राप्ति विधि में आम तौर पर इलेक्ट्रोड के टुकड़ों को उच्च तापमान पर जलाना शामिल होता है, जो इलेक्ट्रोड के टुकड़ों में कार्बन और कार्बनिक पदार्थों को जला देता है। बची हुई राख जिसे जलाया नहीं जा सकता, अंततः धातु और धातु ऑक्साइड युक्त महीन पाउडर सामग्री प्राप्त करने के लिए जांच की जाती है। इस विधि की प्रक्रिया सरल है, लेकिन उपचार प्रक्रिया लंबी है और मूल्यवान धातुओं की व्यापक पुनर्प्राप्ति दर कम है। बेहतर पाइरोमेटालर्जिकल रिकवरी तकनीक में कैल्सिनेशन के माध्यम से कार्बनिक बाइंडर्स को हटाना, लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री प्राप्त करने के लिए एल्यूमीनियम पन्नी से लिथियम आयरन फॉस्फेट पाउडर को अलग करना शामिल है। फिर, लिथियम, आयरन और फॉस्फोरस के आवश्यक मोलर अनुपात को प्राप्त करने के लिए उचित मात्रा में कच्चा माल मिलाया जाता है, और उच्च तापमान ठोस-अवस्था विधि के माध्यम से एक नया लिथियम आयरन फॉस्फेट संश्लेषित किया जाता है। लागत अनुमान के अनुसार, अपशिष्ट लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरियों की बेहतर पाइरोमेटलर्जिकल सूखी रीसाइक्लिंग लाभप्रदता प्राप्त कर सकती है, लेकिन इस रीसाइक्लिंग प्रक्रिया का उपयोग करके नव तैयार लिथियम आयरन फॉस्फेट में कई अशुद्धियाँ और अस्थिर प्रदर्शन हैं।
गीली पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया
गीली रिकवरी मुख्य रूप से एसिड और क्षार समाधान के माध्यम से लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी में धातु आयनों को भंग करने के लिए होती है, और आगे अवक्षेपण, सोखना आदि द्वारा ऑक्साइड, लवण आदि के रूप में घुले हुए धातु आयनों को निकालती है। प्रतिक्रिया प्रक्रिया ज्यादातर H2SO4 का उपयोग करती है , NaOH, H2O2 और अन्य अभिकर्मक। गीली पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया सरल है, कम उपकरण आवश्यकताओं के साथ, और औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है। यह विद्वानों द्वारा सबसे अधिक अध्ययन किया गया है और चीन में अपशिष्ट लिथियम-आयन बैटरी के लिए मुख्यधारा उपचार मार्ग भी है।
लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी की गीली रिकवरी मुख्य रूप से सकारात्मक इलेक्ट्रोड की रिकवरी पर निर्भर करती है। लिथियम आयरन फॉस्फेट कैथोड को पुनर्प्राप्त करने के लिए गीली प्रक्रिया का उपयोग करते समय, पहला कदम कैथोड के सक्रिय पदार्थ से एल्यूमीनियम पन्नी कलेक्टर को अलग करना है। एक विधि तरल को घोलने और एकत्र करने के लिए क्षारीय घोल का उपयोग करना है, जबकि सक्रिय पदार्थ क्षारीय घोल के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है और इसे निस्पंदन के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। दूसरी विधि एल्यूमीनियम पन्नी से लिथियम आयरन फॉस्फेट कैथोड सामग्री को अलग करने के लिए एक कार्बनिक विलायक के साथ बाइंडर पीवीडीएफ को भंग करना है। एल्यूमीनियम फ़ॉइल का पुन: उपयोग किया जाता है, और सक्रिय पदार्थ को आगे उपचारित किया जा सकता है। इसके पुनर्चक्रण को प्राप्त करने के लिए कार्बनिक विलायक को आसुत किया जा सकता है। दोनों विधियों की तुलना में, दूसरी विधि अधिक पर्यावरण के अनुकूल और सुरक्षित है। सकारात्मक इलेक्ट्रोड से लिथियम आयरन फॉस्फेट को पुनर्प्राप्त करने का एक तरीका लिथियम कार्बोनेट उत्पन्न करना है। इस रीसाइक्लिंग विधि की लागत कम है और अधिकांश लिथियम आयरन फॉस्फेट रीसाइक्लिंग उद्यमों द्वारा इसे अपनाया जाता है, लेकिन लिथियम आयरन फॉस्फेट का मुख्य घटक, आयरन फॉस्फेट (95 प्रतिशत की सामग्री के साथ) को पुनर्नवीनीकरण नहीं किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप संसाधन बर्बाद होता है।
आदर्श गीली पुनर्प्राप्ति विधि अपशिष्ट लिथियम फेरस फॉस्फेट कैथोड सामग्री को लिथियम लवण और आयरन फॉस्फेट में परिवर्तित करना है, जिससे ली, Fe और पी की पूर्ण तत्व पुनर्प्राप्ति प्राप्त होती है। लिथियम फेरस फॉस्फेट को लिथियम लवण और लौह फॉस्फेट में परिवर्तित करने के लिए, फेरस ऑक्साइड की आवश्यकता होती है त्रिसंयोजक लौह में ऑक्सीकृत होता है, और लिथियम अम्ल या क्षार निक्षालन द्वारा निक्षालित होता है। कुछ विद्वान एल्यूमीनियम शीट और लिथियम आयरन फॉस्फेट को अलग करने के लिए ऑक्सीकरण कैल्सीनेशन का उपयोग करते हैं, जिन्हें बाद में कच्चे आयरन फॉस्फेट प्राप्त करने के लिए सल्फ्यूरिक एसिड द्वारा लीच और अलग किया जाता है। फिर अशुद्धता हटाने के लिए सोडियम कार्बोनेट का उपयोग करके घोल को लिथियम कार्बोनेट में अवक्षेपित किया जाता है; निर्जल सोडियम सल्फेट उत्पाद प्राप्त करने के लिए निस्पंद को वाष्पित और क्रिस्टलीकृत किया जाता है, जिसे उपोत्पाद के रूप में बेचा जाता है; बैटरी ग्रेड आयरन फॉस्फेट प्राप्त करने के लिए कच्चे आयरन फॉस्फेट को और अधिक परिष्कृत किया जाता है, जिसका उपयोग लिथियम आयरन फॉस्फेट सामग्री तैयार करने के लिए किया जा सकता है। यह प्रक्रिया कई वर्षों से चल रही है