隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、儲(chǔ)能以及新能源電動(dòng)汽車等技術(shù)的快速發(fā)展，鋰離子電池的需求和產(chǎn)量近年來也快速增長(zhǎng)。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，中國2010年至2017年鋰離子電池累計(jì)完成量達(dá)到444.3億只，其中磷酸鐵鋰電池占據(jù)市場(chǎng)份額較大，2015年其市場(chǎng)份額為69%。由于充放電循環(huán)次數(shù)的增加，鋰電池終將報(bào)廢而成為巨大的城市礦山。據(jù)估測(cè)，2020年中國廢棄鋰電池將達(dá)到250億只，重量約為50萬噸。大量的廢舊鋰電池既可以緩解戰(zhàn)略金屬如鈷、鋰等的快速消耗，同時(shí)也存在環(huán)境污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)。鋰電池中大量的有價(jià)金屬鋰、鎳、鈷等的回收引起了廣泛關(guān)注，已發(fā)展了多種技術(shù)以提高有價(jià)金屬回收率，降低固體廢物管理風(fēng)險(xiǎn)。
針對(duì)我國磷酸鐵鋰電池市場(chǎng)份額較大的特點(diǎn)，中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所環(huán)境功能材料研究組開發(fā)了水熱處理磷酸鐵鋰電池正極片制備羥基磷酸鐵的方法來回收處理廢舊磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池充分放電后拆解可得含有磷酸鐵鋰材料的正極片，經(jīng)過180°C水熱處理5小時(shí)，正極材料與鋁箔可以有效地剝離分開。通過XRD表征水熱產(chǎn)物主要低值成分轉(zhuǎn)化成羥基磷酸鐵(FPOH)，該功能材料可應(yīng)用于吸附水體中的鉛重金屬離子和高效催化雙氧水降解有機(jī)污染物，如染料亞甲基藍(lán)?；谖絼?dòng)力學(xué)、等溫線以及吸附后的產(chǎn)物表征，F(xiàn)POH對(duì)鉛離子的最大吸附量為43.203mg/g，最終生成了穩(wěn)定的沉淀產(chǎn)物羥基磷酸鉛。通過淬滅實(shí)驗(yàn)推測(cè)：FPOH催化雙氧水降解有機(jī)染料的機(jī)理為芬頓反應(yīng)生成的羥基自由基參與降解反應(yīng)。該研究為我國鋰離子電池占比高的磷酸鐵鋰電池廢棄物的回收利用提供了一種以廢治廢的方法。
相關(guān)研究成果以Iron hydroxyphosphate composites (FPOH) derived from waste lithium ion batteries for lead adsorption and Fenton-like catalytic degradation of methylene blue 為題發(fā)表于Environmental Technology & Innovation(2019, 16, 100504)。城市環(huán)境所博士生徐壘為第一作者，研究員付明來為通訊作者。同時(shí)申請(qǐng)國家專利一項(xiàng)：一種亞臨界水熱處理廢舊磷酸鐵鋰電池正極片的方法(CN107994287A，已公開)。
圖：磷酸鐵鋰電池制備羥基磷酸鐵用于吸附重金屬鉛和芬頓催化降解亞甲基藍(lán)
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