报废LiFePO4电池回收处理及正极废料再生研究

摘要

由于具有高能量密度，安全性能好，无记忆效应，寿命长等优点，LiFePO4电池的使用量在不断增加，因此在不久的将来必然会产生大量的报废 LiFePO4电池，如果不对这些报废 LiFePO4电池进行处理，或者对其处理不好，不仅会造成资源上的浪费，而且也会对环境造成污染。目前已开发的废旧锂离子电池回收处理方法有：机械分离方法、热处理方法、机械化学方法、溶解方法、化学沉淀方法、电化学方法、萃取方法等，但这些方法仍有一些问题，如操作复杂、成本高、易造成二次污染等。且这些方法只适用于回收含 Ni、Co等贵重金属的电池，并不适用于 LiFePO4电池。因此，本文设计了一个报废方型 LiFePO4动力电池的回收处理工艺，并且对正极废料添加Li2CO3直接再生研究。
　　首先，本文主要设计了报废方型 LiFePO4动力电池的拆解分离设备以及选取合适的放电设备、浸泡及正负极分离剪切设备、集流体与电极材料分离设备、分筛设备、废气净化设备。设计了一个回收处理报废方型 LiFePO4动力电池的工艺，其主要过程为：电池放电、拆解电池、电芯浸泡、正负极分离、极片破碎、极片搅拌、废料离心、废料烘干、废料球磨、废料筛分、废气净化。通过此工艺，报废 LiFePO4动力电池中正极废料、负极废料及副产物（外壳、铝箔、铜箔、石墨材料、电解液溶剂等）被高效回收。实现了报废方型LiFePO4动力电池的安全、绿色、高效拆解回收处理。
　　其次，对正极废料添加 Li2CO3再生研究。经过多次充放电循环后的正极废料中除了含有乙炔黑和 LiFePO4外，还有 LiFePO4发生部分分解产生的 FePO4和 P2O5杂质等。本文详细研究了正极废料从600到800℃的补锂直接再生过程，发现经过修复后，晶体结构完整，颗粒大小均匀，粒径、振实密度增大，电化学性能改善。其中，正极废料在650℃下再生后具有良好的物理、化学和电化学性能，达到锂离子电池再利用的标准。实现了低成本、高附加值回收的目的。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 LiFePO4电池简介

1.3 废旧锂离子电池的回收处理方法

1.4 课题研究的内容

第二章 实验材料及方法

2.1 实验药品及仪器

2.2 材料的表征与测试

2.3 电化学性能测试

第三章 报废LiFePO4电池回收处理

3.1 报废LiFePO4电池回收处理工艺

3.2报废LiFePO4电池回收处理设备的设计

3.3 示范线的验证

3.4 本章小结

第四章 正极废料再生研究

4.1正极废料的再生方法

4.2 正极废料再生后的结构及性能

4.3 本章小结

第五章 全文总结及展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

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