基于高温化学转化的废旧锂离子电池资源化技术

鉴于废旧锂离子电池的环境危害性和资源化价值的双重属性,对其进行无害化处理并对其中的有价资源进行回收再利用具有十分重要的意义。目前电池资源化技术主要通过高温或常温条件下的化学转化实现。高温条件下,废旧锂离子电池中有价元素化学转化速率快、回收流程短、物料适应性强,易于实现工业应用,相关技术成为废旧锂离子电池资源化研究热点之一。本文基于物相化学转化方式的差异,系统分析了高温化学还原、熔盐化学焙烧以及短程材料再生等方法的物理化学机理、技术特征及研究现状,并对比了不同技术的优势和存在的问题。在此基础上,提出今后高温化学转化方法实现废旧锂离子电池资源化研究中需要考虑材料的短程清洁循环再生、深入研究其化学转化机理。基于绿色化学原理的工艺设计开发出低能耗、环境友好的资源化工艺路线,真正实现废旧锂离子电池的绿色处理和循环利用。     

废旧锂离子电池正极材料资源化回收与再生

随着电子设备的普及和电动汽车行业的迅速崛起,作为提供能量来源的锂离子电池发挥着重要的作用。以钴酸锂、磷酸铁锂以及三元正极材料为代表的锂离子电池产销量不断增加;与此同时,为了提供更长的续航时间以及续航稳定性,新型锂离子电池材料的研究工作也在不断推进。在此背景下,锂离子电池正极材料的失效、废弃以及资源化回收再生的过程就显得愈发重要,如何在下游解决报废锂离子电池处理的问题也逐渐提上日程。基于此,本文分别从湿法和火法再生两个角度对废旧锂离子电池正极材料的回收和再生过程进行了介绍,包括回收条件优化的方法、较为新颖的回收再生方法以及再生材料的性能等,并总结了回收再生过程的杂质元素,包括铝、铜等元素对再生材料结构和性能的影响以及工业上常用的回收废旧锂离子电池的方法和环境影响。最后对锂离子电池回收的方法进行总结并进行展望。     

废旧锂离子电池正极材料有价金属回收研究进展

锂电池新能源汽车行业快速发展,大量含有贵金属的废旧锂电池(LIBs)进入退役期。目前废旧LIBs预处理及有价金属回收技术面临能源消耗量大、电池种类泛化性弱等问题。本文介绍了LIBs生命周期、组成及失效机理,综述了国内外废旧LIBs预处理及有价金属回收技术现状;总结了目前预处理技术中放电、破碎及分选工艺的不足,分析了有价金属回收再利用技术中湿法冶金和火法冶金回收工艺的优缺点;提出了废旧LIBs预处理方法和有价金属回收技术的研究方向。     

废旧锂离子电池选择性提锂

新能源汽车行业的蓬勃发展不仅使锂离子电池需求量激增,大批锂离子电池在达到一定循环次数后也会因无法继续使用而报废。目前研究者们已经对废旧锂离子电池中有价金属的提取方法进行了许多研究,但回收过程中重点关注的对象是钴和镍,锂作为锂离子电池中的主要成分没有给予足够的重视。随着锂资源供需关系的日趋紧张,近年来通过将废旧锂离子电池中的锂优先选择性提取以提高其回收效率的研究不断增多。基于此,本文系统梳理了从不同正极材料(如钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和磷酸铁锂)中选择性提锂的方法,包括高温转型、选择性浸出、机械化学及电化学法,为后续有关退役锂离子电池选择性提锂的研究及产业实践提供参考。     

回收废锂离子电池中贵金属元素的研究进展

随着电力储能需求的激增,大量投入市场的锂离子电池在废弃时面临回收率低下的问题。废弃锂电池中锂、钴等贵金属作为战略性资源,存在短缺风险,对其提取并回收在减少环境污染的同时具有显著经济意义。湿法冶金工艺因其低能耗污染等优势,在回收锂电池贵金属的研究中应用广泛。本文在阐述锂电池结构的基础上,从浸出液、预处理等方面对工艺与机制进行深入分析,并简述以生物浸出液为主的生物湿法冶金作用机制与影响因素。此外,火法冶金技术在锂电池回收方面发展势头迅猛,文章归纳近期新兴工艺与回收机理。最后,总结现阶段工艺回收废锂离子电池中贵金属的局限,对未来技术升级进行展望,旨在促进贵金属回收进程,助力实现国家“双碳”目标。     

高安全性阻燃动力锂离子电池隔膜

逐年加剧的能源短缺以及日益严重的环境污染问题使得发展电动汽车日益迫切.电动汽车安全问题对动力锂离子电池在大功率输出和高安全性能等方面提出了更高的要求.隔膜电解质体系是制约动力锂离子电池快速发展的重要瓶颈之一,因此,开发高性能的隔膜对提高动力锂离子电池的综合性能至关重要.本文综述了近年来隔膜材料的种类、制备工艺、性能以及本课题组在高安全性阻燃动力锂离子电池隔膜方面的研究进展,并对未来电池隔膜的发展方向进行了预期和展望.     

高能量密度的锂离子混合型电容器

锂离子混合型电容器兼有锂离子电池和超级电容器的优点,在电化学储能领域具有广泛的应用前景. 但其产业化仍存在一系列的基础及工艺方面的问题,具体包括器件结构设计、电极材料筛选、预嵌锂工艺和电解液与电极的界面等. 本文结合作者课题组的研究工作介绍了近年来高能量密度的锂离子混合型电容器的研究进展,内容涉及锂离子电容器正/负极材料的筛选、预嵌锂工艺的优化、内并联结构的锂离子电池型超级电容器复合正极组成材料的调控、隔膜的选择、电解液的组成、以及器件的高/低温性能,分析了锂离子电容器的容量衰减机制,探讨了锂离子电池型超级电容器的储能机制,提出了未来对高能量密度的锂离子混合型电容器研究的展望.     

佛山市南海邦普镍钴技术公司在二次电池回收、再利用与资源再生方面的进展

中国是全球最大的电池生产和消费大国,其一次电池的产量已远超过美国和日本,位居全球第一,且二次电池产量也仅居日本和韩国之后,位居世界第三.2004年中国的电池产量超过280亿只(占全球电池供应量的25%),其中锂电池为9.4亿只、镍镉电池为10亿只、镍氢电池为8亿只、碱性电池为220亿只;2005年中国的的电池产量超过230亿只,继续位居全球第一,其中一次电池和二次电池的产量分别为190亿只和37亿只(即锂离子电池为22亿只、镉镍电池10亿只和氢镍电池5亿只).由于欧盟委员会颁布了电池指令(2002/525/EC),生产者责任制的逐步实施,西方国家的电池生产企业正面临日趋严格的环保压力,迫使美、日等国的电池产业向中国等欠发达国家转移,在中国的长三角、环渤海湾或珠三角地区独资设厂、控股或参股中国电池企业.仅珠三角地区目前就有数十家产值过亿元的知名电池企业,如深圳比亚迪股份公司、深圳比克电池公司、深圳雄韬电源科技公司、深圳今星光实业公司、深圳豪鹏科技公司、东莞市迈科科技公司、金霸王(中国)有限公司、东莞高力电池公司、广东汤浅蓄电池公司、日本TDK电池、江门市三七电池公司、佛山市南海新力电池公司,此外,还有很多未进入电源行业统计数据的小型二次电池企业.据估计,大型电池企业的废品率一般在1%～3%、极片生产过程中的边角料1%～2%,而小型企业的残次品率更高.以2005年为例,中国二次电池行业的废品在1亿只左右,约重3000吨,按钴镍含量20%计算,其价值在3亿元左右,但对于电池企业而言,建立专门的废品处理工厂是不经济的,而一般采用定期挂牌拍卖方式处理,然而采用传统的选冶工艺,难以满足废旧电池资源化循环利用在经济性、生态性、高效性、综合性等方面的基本要求.此外,随着手机型号的变更,大量库存电池也需要物尽其用.佛山市南海邦谱镍钴技术有限公司是创建于2003年的专业从事各种废旧镍氢、镍镉、锂离子二次电池等废镍、废钴回收与处理的再生资源技术企业,总占地面积达50000平方米,固定资产1000万,各类高精加工和自主创新设备(专利号:200620059829.X)约100余套,经过近4年的发展,现已发展成中国最大的库存二次电池再利用、废旧二次电池拆解及其再资源化的废镍钴原料供应商之一.公司现有员工约100余人,其中专职技术人员20余名,分别来自清华大学、中南大学等知名院校.公司创建伊始就严格按照ISO9001:2000、ISO14001:2004的要求1进行生产和管理.凭借专业化、有序化的生产管理,目前电池月回收量达1000万只,废镍、废钴月处理利用量达300吨,2006年产值突破1.2亿元.自2007年1月以来,佛山市南海邦普镍钴公司与清华大学核研院正式建立校企战略合作伙伴关系,共同开发和改进废旧镍氢、锂离子电池拆解技术,拟建一座年处理3000吨含20%镍的电池废料中试基地;并在清华大学核研院设立"清华核研院-镍钴技术奖学金",奖励从事循环经济和环保事业的优秀人才.目前已成功设计了废旧镍氢电池回收再利用的成套技术和生产设备,且在锂离子聚合物回收资源再生及无害化处理工艺方面已获得重大突破,并投资1000万元建设邦普镍钴技术研发中心,将拥有原子吸收光谱仪、紫外可见光分光光度计、X射线粉体衍射仪、激光粒度分析仪和全谱直读等离子体发射光谱仪等先进检测仪器.2007年4月19日,国家科技部社发司资环处、中国有色金属工业协会再生金属分会、广东省科技厅、佛山市科技局等各级领导曾莅临公司视察工作,对公司的未来战略发展提出了殷切希望.本文拟以废旧二次电池的拆解与回收处理为例,着重介绍佛山市南海邦普镍钴公司在库存电池的再利用、废旧电池的拆解技术等领域的研究进展.     

下一代能源存储技术及其关键电极材料

由于能源危机与环境问题,全球能源的消耗正逐渐从传统化石能源转向其它清洁高效能源。高效清洁能源的存储是电动汽车和智能电网的关键技术,对新能源、新材料和新能源汽车国家战略新兴产业的发展具有重要意义。锂离子电池是目前广泛应用的一种能源存储器件。电动汽车和智能电网对能量密度、功率密度、循环寿命和成本等方面的要求越来越高,传统的锂离子电池面临巨大挑战,发展下一代能源存储技术迫在眉睫。高能量密度的锂硫电池和锂空气电池,低成本、高安全性的室温钠离子电池受到了越来越多的关注。本文简要总结了近年来锂硫电池、锂空气电池和钠离子电池及其关键电极材料的研究进展,并对这些新型能源存储技术存在的问题和未来的前景做出了分析和展望。     

下一代能源存储技术及其关键电极材料（英文）

由于能源危机与环境问题,全球能源的消耗正逐渐从传统化石能源转向其它清洁高效能源。高效清洁能源的存储是电动汽车和智能电网的关键技术,对新能源、新材料和新能源汽车国家战略新兴产业的发展具有重要意义。锂离子电池是目前广泛应用的一种能源存储器件。电动汽车和智能电网对能量密度、功率密度、循环寿命和成本等方面的要求越来越高,传统的锂离子电池面临巨大挑战,发展下一代能源存储技术迫在眉睫。高能量密度的锂硫电池和锂空气电池,低成本、高安全性的室温钠离子电池受到了越来越多的关注。本文简要总结了近年来锂硫电池、锂空气电池和钠离子电池及其关键电极材料的研究进展,并对这些新型能源存储技术存在的问题和未来的前景做出了分析和展望。     

多环芳二酐型聚酯亚胺膜的透气性能

多环芳二酐型聚酯亚胺膜的透气性能李悦生，丁孟贤，徐纪平（浙江大学高分子科学与工程研究所，杭州，３１００２７）（中国科学院长春应用化学研究所）关键词聚醚酰亚胺，聚酯酰亚胺，膜，透气性通常的聚酰亚胺加工性能较差，在芳环二酐的苯环间引入醚键等柔性基团后，其...     

微量元素与疾病诊断治疗的研究现状及展望

对国内外微量元素与疾病的关系及其诊断治疗的研究现状及研究动向进行了综述，包括：微量元素与地方病、癌肿、心血管病、糖尿病、眼病、神经系统病等。参考文献72篇。     

Determination and study on residue and dissipation of benazolin-ethyl and quizalofop-p-ethyl in rape and soil

A QuEChERS (quick, easy, cheap, effective, rugged, and safe) method for the determination of benazolin-ethyl and quizalofop-p-ethyl in rape and soil by high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry has been developed in this study. The residue and dissipation of benazolin-ethyl and quizalofop-p-ethyl in rape and soil were determined with the developed method. The half-lives of benazolin-ethyl in rape straw and soil were 3.7–5.1 days and 14.3–26.3 days, respectively. The half-lives of quizalofop-p-ethyl in rape straw and soil were 5.0-6.1 days and 0.3–9.7 days, respectively. The residue of benazolin-ethyl and quizalofop-p-ethyl in rapeseed and soil were below the detection limit (i.e., 0.5?mg?kg^?1, the maximum residue level of European Union for quizalofop-p-ethyl).     

Synthesis and Optical and Redox Properties of Symmetric and Asymmetric BODIPYs

Herein, we present the synthetic route and the photophysical, electrochemical as well as laser properties of novel red‐emitting boron‐dipyrromethenes (BODIPYs) bearing arylethyne moieties. Such functionality is added along the main axis of the chromophore leading to single‐ and double‐substituted derivatives. The relationship between the dye structure and the lasing properties is studied in detail with the help of the photophysical and electrochemical properties as well as quantum mechanical simulations. The asymmetric substitution of the parent dye induces inhomogeneities in the charge distribution, which leads to an overall loss of the fluorescence capacity, mainly in polar media. Such non‐radiative deactivation processes can be softened by decreasing the electron‐donor ability of the substituent or even avoided by symmetrical substitution. Thus, grafting of the arylethyne moieties at the longitudinal axis of the indacene core results in an effective strategy to develop red‐edge BODIPYs with highly efficient and photostable laser emission.     

Ti-V基储氢合金及其氢化物的物相结构与组分优化设计

Ti-V基储氢合金在室温、常压下即可表现出良好的储氢特性,且质量储氢容量明显高于传统AB₅型储氢合金,从而在氢气的精制和回收、运输和储存及热泵等方面有较早的应用。 此外,在混合气体分离、核反应堆中处理氢的同位素、镍氢电池及燃料电池负极材料等方面也得到了广泛的研究与关注。 基于目前Ti-V基储氢合金的研究现状,概述了该类合金的优势、限制性因素(包括成因)及改性手段。 此外,为了进一步理解Ti-V基合金储氢机理、构建合金组分与储氢特性之间的对应关系,本工作重点围绕Ti-V基储氢合金及其氢化物的结构、组分优化设计展开综述,并对其未来研究方向做出展望。     

钒与糖代谢及糖尿病

微量元素钒作为生物体内必需元素，经证实有很重要的生理学功能，与机体糖代谢有十分密切的关系，且能降低糖尿病动物模型的高血糖，极有可能被开发为治疗糖尿病的药物。     

Conformations and steric and stacking interactions of trisubstituted ureas and thioureas with alkyl and phenyl groups

The monomeric ν(N—H) vibrations of various trisubstituted ureas of the R₂UPh type and -thioureas of the R₂TUPh type have been studied. The trans—out isomerism in the former and the trans—out—cis isomerism in the latter are discussed from the point of view of steric effect. The monomeric ν(N—H) vibrations of RPhUPh and RPhTUPh are also examined. The single band appearing in the spectrum of both ureas is characteristic of the cis form; this suggests the existence of phenyl—phenyl interaction (the stacking interaction proposed by Galabov et al. [10]). Behavior of ν(N—H) vibrations at several concentrations is shown to be clearly different in the three forms (trans, out and cis). The presence of the cis form is confirmed by solvent effect experiments.     

Synthesis of Tyrosol and Hydroxytyrosol Glycofuranosides and Their Biochemical and Biological Activities in Cell-Free and Cellular Assays

Tyrosol (T) and hydroxytyrosol (HOT) and their glycosides are promising candidates for applications in functional food products or in complementary therapy. A series of phenylethanoid glycofuranosides (PEGFs) were synthesized to compare some of their biochemical and biological activities with T and HOT. The optimization of glycosylation promoted by environmentally benign basic zinc carbonate was performed to prepare HOT α-L-arabino-, β-D-apio-, and β-D-ribofuranosides. T and HOT β-D-fructofuranosides, prepared by enzymatic transfructosylation of T and HOT, were also included in the comparative study. The antioxidant capacity and DNA-protective potential of T, HOT, and PEGFs on plasmid DNA were determined using cell-free assays. The DNA-damaging potential of the studied compounds for human hepatoma HepG2 cells and their DNA-protective potential on HepG2 cells against hydrogen peroxide were evaluated using the comet assay. Experiments revealed a spectrum of different activities of the studied compounds. HOT and HOT β-D-fructofuranoside appear to be the best-performing scavengers and protectants of plasmid DNA and HepG2 cells. T and T β-D-fructofuranoside display almost zero or low scavenging/antioxidant activity and protective effects on plasmid DNA or HepG2 cells. The results imply that especially HOT β-D-fructofuranoside and β-D-apiofuranoside could be considered as prospective molecules for the subsequent design of supplements with potential in food and health protection.     

Ferrocene and ferrocenium modified clays and their styrene and EVA composites

In this work, ferrocene- and ferrocenium-containing salts were employed to modify montmorillonite. X-ray measurements show an increase in the interlayer spacing upon clay modification, which means that the larger and more organophilic cations were inserted into the gallery space of montmorillonite. Attempts to prepare nanocomposites of polystyrene and ethylene vinyl acetate copolymers lead to immiscible systems; the morphology of these systems was elucidated with TEM, XRD and cone calorimetry. The thermal stability of the composites is greater than that of the virgin polymer.