SMM

I. Tầm quan trọng và thách thức của pin LFP

Pin LFP được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ vào đặc tính an toàn cao, tuổi thọ dài và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, khi thời gian sử dụng tăng lên, hiệu suất pin giảm do sự suy thoái của vật liệu cực dương. Do đó, việc phục hồi vật liệu cực dương trở thành yếu tố then chốt để kéo dài tuổi thọ pin.

II. Nguyên nhân suy thoái vật liệu cực dương

Nguyên nhân chính là sự mất mát lithium hoạt động, dẫn đến suy giảm hiệu suất. Quá trình chèn và rút lithium ion lặp đi lặp lại gây ra tổn thất, cùng với sự di chuyển của sắt vào các khoảng trống lithium. Các khuyết tật khoảng trống lithium khiến Fe²⁺ bị oxy hóa thành Fe³⁺, hình thành các khuyết tật đối vị cản trở sự khuếch tán của lithium-ion. Khi vật liệu cực dương hỏng, các khuyết tật và vết nứt hình thành trên bề mặt, làm suy yếu hiệu suất điện hóa.

III. Công nghệ phục hồi pin LFP

Để kéo dài tuổi thọ của pin LFP, các nhà khoa học đã phát triển nhiều công nghệ phục hồi để khôi phục hiệu suất của vật liệu cực dương. Các công nghệ này chủ yếu đạt được bằng cách bổ sung lithium hoạt động, với các phương pháp phổ biến bao gồm thiêu kết pha rắn, thủy nhiệt, điện hóa và các phương pháp khác.

1. Phương pháp thủy nhiệt

Phương pháp thủy nhiệt liên quan đến việc xử lý LFP đã qua sử dụng trong lò phản ứng áp suất cao, sử dụng nguồn lithium và chất khử để bổ sung lithium đã mất. Phương pháp này hoạt động ở nhiệt độ thấp, tránh hư hại cấu trúc trong khi đảm bảo tính đồng nhất trong việc bổ sung lithium. Nó cho thấy hiệu quả cao và thân thiện với môi trường, nhưng ứng dụng công nghiệp vẫn đối mặt với thách thức do yêu cầu cao về thiết bị và vận hành.

2. Công nghệ phục hồi pha lỏng

Phương pháp phục hồi pha lỏng tái tạo vật liệu cực dương LFP trong môi trường lỏng thông qua tác động của dung dịch nguồn lithium. Các ion lithium trong dung dịch lấp đầy các khoảng trống lithium trong vật liệu, khôi phục hoạt động điện hóa. Hoạt động ở nhiệt độ thấp giảm tiêu thụ năng lượng và giảm thiểu hư hại cấu trúc do nhiệt độ cao gây ra. Việc lựa chọn nguồn lithium và chất điện phân rất quan trọng đối với hiệu quả phục hồi, và các chất phụ gia phù hợp có thể tối ưu hóa hiệu suất. Tuy nhiên, phương pháp này đối mặt với các thách thức như lựa chọn nguồn lithium, kiểm soát điều kiện phản ứng và tách vật liệu.

3. Phương pháp phục hồi điện hóa

Phương pháp phục hồi điện hóa tái tạo vật liệu cực dương LFP đã cũ thông qua các hoạt động điện hóa, khôi phục hiệu suất. Trong quá trình này, vật liệu được lắp ráp lại thành pin, và quá trình tái lithium hóa được thực hiện thông qua các chu kỳ sạc-xả. Tuy nhiên, phương pháp này yêu cầu thiết bị đặc biệt, liên quan đến các thao tác phức tạp và chưa phù hợp cho ứng dụng quy mô lớn.

4. Phương pháp phục hồi pha rắn nhiệt độ cao

Phương pháp thiêu kết pha rắn tái tạo vật liệu cực dương LFP đã cũ thông qua quá trình nung ở nhiệt độ cao. Đầu tiên, vật liệu đã qua sử dụng được xử lý ở nhiệt độ cao trong khí trơ để loại bỏ tạp chất và tái cấu trúc tinh thể. Sau đó, các khoảng trống lithium trong vật liệu được lấp đầy thông qua sự khuếch tán lithium ở nhiệt độ cao, khôi phục hoạt động điện hóa. Ngoài ra, phương pháp này có thể tăng cường độ ổn định cấu trúc và hiệu suất thông qua việc pha tạp nguyên tố (ví dụ: V5+, Ti4+, Ni2+), trong khi công nghệ phủ bề mặt cải thiện thêm độ dẫn điện. Tuy nhiên, tiêu thụ năng lượng của quá trình xử lý nhiệt độ cao và việc bổ sung chính xác hóa chất lithium hạn chế ứng dụng rộng rãi.

5. Phương pháp eutectic

Phương pháp eutectic sử dụng đặc tính của muối eutectic để bổ sung lithium và phục hồi vật liệu ở nhiệt độ thấp. Bằng cách kết hợp các muối eutectic khác nhau và tối ưu hóa quy trình nung, hiệu suất điện hóa của LFP được tái tạo. Phương pháp này giảm nhiệt độ phục hồi và tiêu thụ năng lượng, không gây ô nhiễm, đơn giản hóa quy trình xử lý và cho thấy tiềm năng lớn.