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LiFePO4废电池回收处理设备的设计及正极废料的改性研究
| 论文题名： | LiFePO4废电池回收处理设备的设计及正极废料的改性研究 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子动力电池;回收处理设备;正极废料;热处理;修复改性 |
| 摘要： | 随着电动汽车产业的快速发展，锂离子动力电池特别是LiFePO4电池的使用不断增加，因此在不久的将来会产生大量废旧LiFePO4电池，这些废旧LiFePO4电池如果不处理，或者处理不好，不仅会造成资源上的浪费，而且也会对环境造成污染。 为了充分利用废旧LiFePO4电池，首选是对其梯次利用，但是对于破损的或者已经梯次利用过的电池，拆解回收处理是必然的选择。目前已开发的锂离子电池回收工艺，主要有化学沉淀法、萃取法、电解法等。这些工艺操作复杂、成本高且需要用到酸、萃取剂等，会对环境造成二次污染。而且上述方法只适用于含镍、钴等贵金属元素的电池，并不适用于LiFePO4电池。 为了实现废旧LiFePO4电池的安全、绿色、高效拆解回收处理，本课题提出了一套回收拆解新工艺，并设计一系列拆解回收关键设备对其进行了实际验证，为了提高回收附加值，我们对回收得到的LiFePO4废料进行了修复改性，使之达到再利用的标准。主要内容为: (1)设计电池拆解回收关键设备。本文提出的新工艺主要内容包括:电池放电、切电池、电芯浸泡、正负极分离、极片破碎、极片搅拌、粉料离心、粉料烘干、粉料球磨、粉料分筛、废气净化。为了验证上述新工艺，本文设计了一些回收处理废旧LiFePO4电池的新装置，并对部分关键设备进行了模拟仿真。这些设备在中试示范线上的成功运行，验证了本论文所提出的回收工艺的可行性。 (2)修复改性LiFePO4废料。通过上述中试线回收得到的LiFePO4废料中除了含有粘结剂、乙炔黑和LiFePO4外，还有FePO4、P2O5、Fe2O3以及Li3PO4等杂质，这些杂质是由于LiFePO4在多次充放电循环后部分分解产生的。为了进一步提高LiFePO4废料的附加值，本论文将其在还原性气氛下进行热处理，发现经过低温热处理后FePO4、 P2O5、Fe2O3以及Li3PO4再次合成了LiFePO4，但结晶度低，导电性差，导致制备出的电极电化学性能差。与此相比，高温热处理后合成的LiFePO4结晶度高，导电性较好，制备出的电极表现出良好的电化学性能，实现了对LiFePO4废料的修复改性。 |
| 作者： | 陈江平 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 宋继顺 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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