正极片修复的工艺流程主要包括以下几个步骤:
预处理:这是修复工作的第 一步,包括电池的分选、拆卸、放电、拆解、活性物质与集流体的分离、除杂等。
活性物质与集流体分离:常见的分离手段有有机溶剂溶解法、碱浸法、高温分离法等。有机溶剂溶解法使用有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮(NMP)等溶解活性物质与铝箔间的粘结剂。
补锂及结构修复:对活性物质进行补锂及结构修复是实现失活正极材料直接修复的关键。常见的修复方法包括固相烧结法、水热法、电化学法等。
固相烧结法:通过高温煅烧的方法获得再生锂离子电池正极材料。例如,废旧LFP正极材料在惰性气氛下通过高温焙烧并补充相应的元素及添加剂可恢复LiFePO4结构与性能。
电化学法:通过补加导电剂等组分并制成半电池或全电池,经过充放电过程将锂嵌入废旧正极材料中,从而达到修复目的。
离子热法:选择成本优势的锂源,使用可回收的离子液体作为溶剂,可以在较低的温度和环境压力下成功修复正极材料。
氧化还原反应:通过氧化还原介质将锂离子和电子从锂源传递到正极,有效地在室温下再锂化废旧正极材料。
环境和经济评估:在修复过程中,还需要考虑不同锂添加量对再生材料性能的影响,以及修复技术的环境和经济效益。
直接回收方法:开发了基于低共熔溶剂的直接回收方法,含锂的低共熔溶剂可以直接修复正极材料。
这些步骤构成了正极片修复的基本工艺流程,具体的操作细节和选择的修复方法可能会根据废旧电池的类型和状态有所不同。