Room-temperature extraction of individual elements from charged spent LiFePO4 batteries

浸出(土壤学) 材料科学 石墨 阴极 摩尔比 废物管理 冶金 催化作用 环境科学 化学 生物化学 工程类 物理化学 土壤科学 土壤水分
作者
Meicen Fan,Yun Zhao,Yuqiong Kang,John Wozny,Zheng Liang,Junxiong Wang,Guangmin Zhou,Baohua Li,Naser Tavajohi,Feiyu Kang
出处
期刊:Rare Metals [Springer Nature]
卷期号:41 (5): 1595-1604 被引量:41
标识
DOI:10.1007/s12598-021-01919-6
摘要

Recycling millions of metric tons of spent LiFePO4 batteries would benefit human health while reducing resource depletion and environmental pollution. However, recovering individual elements from the spent batteries without generating waste is challenging. Here, we present a distinctive approach for recycling spent LiFePO4 batteries at room temperature, where water is the only leaching agent consumed. FePO4 and lithium intercalated graphite act as a precursor material for selectively extracting lithium, iron, and phosphorus through charging the LiFePO4 batteries to the delithiated state. NaOH solution extracted Fe from FePO4 within 30 min and regenerated without consumption, similar to a catalyst. Under the optimal leaching conditions (1 mol·L−1 NaOH, 0.5 h, NaOH/Fe molar ratio of 4.5), Fe and P leaching efficiencies achieved 89.1% and 99.2%, respectively. The methodology reflected in this research reduced the material cost per kg cathode material to a fraction of previously published reports, only occupies 6.13% of previous reports. In addition, the method improved the battery recycling revenue calculated by the EverBatt model by 2.31 times and 1.94 times over pyrometallurgical and hydrometallurgical methods. The proposed method allows for the convenient recovery of the elemental components of spent LiFePO4 batteries.Graphical abstract
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