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用废铁磷酸盐（LiFePO）生产HAWKER蓄电池级电力材料4）电池

磷酸铁锂（LiFePO₄）电池因其高安全性和低成本而日益流行。有效的回收工艺对于维持本土材料和经济效益至关重要。另一方面，电力材料被进口用于电池制造，这促使开发从乏味LFP电池回收贵金属（铁、磷、锂、铜和铝）的工艺。浸出在最佳条件下使用3%氢₂所以₄以及5%氢₂O₂在60°C下保持100克/升的果肉密度。混合后60分钟内回收了99.99%的铁、锂、磷、铝和铜。锂的浸出动力学遵循“化学反应控制致密柱形颗粒”模型1−（1−X）^1/2= k_ct，而Fe、P、Al和Cu则遵循“化学反应控制致密恒定大小或收缩球面”模型1−（1−X）^1/3= k_ct.使用废铁进行胶结，在室温下40分钟内回收铜。Fe和P被回收为FePO₄降水量。99.99%的铝在pH值7.5时使用氢氧化钠沉淀，而99.9%的锂沉淀为Li₂科罗拉多₃以及李₃邮局₄在pH 12和90°C下使用Na₂科罗拉多₃以及Na₃邮局₄.12H₂分别是O。该工艺适用于回收LFP电池，确保资源回收和环境可持续性。

图形摘要

过去十年，锂离子电池驱动的新能车辆的快速增长和商业成功显著提升。在各种锂离子电池技术中，磷酸铁锂（LiFePO₄LFP）电池因其卓越的安全性、长周期稳定性和成本效益，对电动汽车尤为重要。然而，LFP电池的广泛使用导致大量废弃电池的产生。例如，使用过的电池累计容量可达12.08吉瓦时，约为17万至25万吨[1,2]。这引发了对锂离子电池行业可持续性的重大担忧，以及其经济和环境影响。必须解决这一问题，以确保LFP电池行业的可持续发展。LFP（LiFePO）产生的废弃物₄阴极材料包括多种有害物质，如有机结合剂（如聚氟乙烯、PVDF）、导电剂（如碳黑）、残留电解质（如LiPF）₆），以及含氟化合物，如果处理不当，可能带来显著的环境和健康风险[3]。这些电池的不当处置不仅会导致严重的环境污染，还会导致宝贵的锂、铁、铜、铝和磷资源的浪费。这些担忧威胁着LIBS技术的长期可持续性。此外，乏电池中的锂含量通常高于天然来源（锂和花晶岩），典型浓度在1–2%的Li₂O） [[2]， [4]， [5]]。因此，我们制定了一种成本效益高且高效的工艺，从LiFePO废弃物中回收阴极材料₄这至关重要，因为它能够应对锂供应日益枯竭的问题，并最大限度地减少电池报废带来的环境问题[1]。
已有多项研究通过火法冶金、湿法冶金和生物湿法冶金工艺，从废弃LIB中回收和回收金属。然而，火法冶金方法存在一些缺点，例如有毒气体（如PVDF结合剂分解产生的氢氟化氢）和磷₂O₅磷酸盐分解），这些因素导致污染，并需要严格的空气过滤系统。回收设施的经济可行性取决于流程的灵活性和收集材料的质量。与湿法冶金相比，生物湿法冶金具有更高的效率、更低的成本和更少的工业需求等优势。然而，它受限于较长的处理时间以及有效培养所需微生物的挑战[6]。尽管深层共晶溶剂（DESs）具有前景，但它们也存在局限性。其高粘度可能阻碍浸出过程中的质量转移，且在复杂废物组成下的再生性、可扩展性和金属选择性方面仍存在挑战[7]。在废电池的湿法冶金金属提取中，H₂所以₄由于对环境的影响较低，通常被优先推荐[8]。湿法冶金工艺因其优点，包括高金属回收率、低能耗、良好纯度和极少空气排放等优势，被认为适合从废弃锂聚合物中回收金属。多位研究人员报告了利用湿法冶金方法从废弃的LFP电池中回收金属的情况。预处理后，废弃电极材料会用适当的酸浸出，通过湿法冶金工艺释放含浸液。随后采用纯化技术回收所需金属。矿物酸包括氢₂所以₄，盐酸，HNO₃，以及H₃邮局₄还有一些有机酸，比如氯化氢₃COOH，C₆H₈O₇，以及C₂H₂O₄文献综述显示，这些电池的回收利用已被研究[9]。浸出的缺点导致磷或氮释放，可能导致富营养化，且生物降解性较低[10]。王等人研究的碱性浸出方法涉及复杂的步骤，包括热预处理、酸性浸出和碱性浸出，以实现金属的高回收率。然而，由于高温需求，该工艺耗能较高，且涉及多种化学处理，增加了操作复杂性。The HNO₃以及H₂所以₄浸出工艺存在诸如酸消耗高和潜在的有害氮氧化物排放等缺点[11]。选择性回收过程面临着精确控制、氧化剂使用、回收不完全、规模化复杂性以及专业操作需求的挑战。例如，H 浓度₂所以₄基浸出方法可能导致潜在腐蚀问题，且对过氧化氢的需求增加了成本和复杂性。此外，除了铁之外，还存在去除杂质不完全的风险[12]。Zhang等人报告称，过硫酸钠的氧化浸出——即过硫酸盐副产物的处置——引发了环境问题。此外，由于需要氧化，该过程能量消耗较大[13]。醋酸和氢₂O₂基浸出法在特定条件下选择性有限，需要精确控制酸性[14]。
本研究重点是系统性研究，并开发环保回收工艺，以回收Fe、P、Li、Cu和Al作为废LFP电池的增值产品。该工艺包含多个步骤，包括分解用过的LFP电池、分类、电极材料（阴极活性材料和负极材料）的尺寸缩小，以及随后对Fe、P、Li、Cu和Al的浸出。由于挥发性低、商业可行性以及产生毒性较低的副产物如硫酸盐离子H₂所以₄被选为废LFP金属回收的渗滤液[8]。表1展示了本研究的创新性和科学验证，表1展示了LFP电池金属回收的比较分析，总结了先前报告研究的关键条件和局限性，并与当前能耗更低且环保的方法进行了比较。通过将数据拟合动力学模型进一步验证了浸出结果，并利用其他标准技术分析回收产物以确认相纯度。与以往专注于单一金属或依赖高能耗方法的研究不同，本研究采用了一种整合的过氧化氢辅助湿法冶金方法，实现从用过的LFP阴极中顺序回收Fe、P、Cu、Al和Li。该工艺采用温和的反应条件，结合选择性沉降和动力学验证，为电池回收提供了一种可重复、环保且潜在可扩展的路径。

表1。从液化水力电池回收金属的工艺。

渗滤剂	条件	浸出速率	回收盐	参考文献
0.6 mol/L H₃邮局₄& 6% 氢₂O₂	0.8克/10毫升，55°C，60分钟	李：99.5%	李₃邮局₄& 李₂科罗拉多₃纯度98%	[15]
H₂所以₄1 mol/L 和 Na₃C₆H₅O₇0.5 mol/L	20克/升，70°C，90分钟	锂：99%，Fe：2%	李₃邮局_4,纯度99.2%。	[16]
2 mol/L 氢₂所以₄	10：1 mL/g，35°C 和 120 分钟	锂：97.47%，铁：90.68%，磷：100%，铜：94.21%，铝：64.99%	未被提及	[17]
（新罕布什尔州₄)₂S₂O₈	50克/升，30°C，30分钟	锂：98.1%，Fe：0.02%，Al：0.06%	未被提及	[18]
1.5 M 琥珀酸和 4 卷氢₂O₂,	15克/升，70°C，40分钟	锂：98.7%，铝：95.3%，铁：6.5%，磷：4.3%	未被提及	[19]
3% 氢₂所以₄& 5% 氢₂O₂（v/v）	100克/升，60°C，60分钟	锂、铁、磷、铝和铜：99.99%	FePO₄，李₃邮局₄，和李₂科罗拉多₃(99.6 %)	现今工作

上一个：高度多孔的碳纳米管空气电极与低粘度酰胺基电解质结合，使得高功率、高能的锂空气HAWKER蓄电池成为可能下一个：基于知识图谱和图同构网络的顺序拆解规划方法，用于支持霍克蓄电池再制造

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