基于高效回收废旧锂离子电池正极材料的低共熔溶剂的筛选

针对废旧锂离子电池(LIBs)回收过程中产生的二次污染及高能耗等问题, 提出了一种绿色高效浸出废旧LIBs正极材料中有价金属的新方法. 以氯化胆碱和不同的氢键供体(草酸、 丙二酸、 戊二酸和苯磺酸)为原料, 合成了氯化胆碱/酸二元低共熔溶剂(DES)、 氯化胆碱/酸/水和氯化胆碱/酸/乙醇等三元DES. 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振波谱(NMR)表征了氯化胆碱和酸之间氢键的形成过程, 探究了DES中羧酸的烷基链长、 酸性大小以及添加水和乙醇组分对浸出废旧LiCoO₂正极材料的影响. 研究结果表明, 羧酸烷基链长的增加会使DES的浸出能力下降; 酸的酸性大小不能作为溶解金属氧化物能力强弱的主要依据; 加入等摩尔量的水对DES的浸出效率影响较小, 而等摩尔量加入无水乙醇会影响DES的氢键结构, 对浸出结果影响较大. 筛选出氯化胆碱/苯磺酸/乙醇DES作为废旧LiCoO₂绿色高效的浸出剂, Li和Co的浸出效率分别高达98.6%和95.2%.     

低共熔溶剂及其应用研究进展

作为一类新型的绿色溶剂,低共熔溶剂具有蒸汽压低、无毒性、可生物降解、溶解性和导电性优良、电化学稳定窗口宽等独特的物理化学性质,并且可以通过选择合适的组成和配比来调节其性能,在很多领域中有着诱人的应用前景.本文从低共熔溶剂的组成、性质及其应用等3个方面综述了近年来低共熔溶剂的研究进展,并对目前研究中存在的问题进行了讨论.     

低共熔溶剂的应用研究现状

低共熔溶剂是两种或多种固体或液体物质通过氢键相互作用形成的液体溶剂,其熔点明显低于单一组分的熔点。与传统离子液体相比,低共熔溶剂成本更低,制备更容易,可生物降解,具有100%原子利用率和生物相容性及无毒无害等绿色特性,这些优点使其在许多研究领域被广泛研究。本文介绍了低共熔溶剂的最新分类,综述了低共熔溶剂在电化学、气体吸收、有机合成、功能材料合成、萃取分离、药物增溶及生物质预处理中的应用,并对低共熔溶剂的未来发展进行了展望。     

低共熔溶剂在萃取分离中的应用

随着绿色化学的不断发展,如何在分析过程中应用和体现绿色化学特点,避免分析过程对环境产生二次污染及对人员造成危害也得到了关注。开发和使用具有绿色化学特点的溶剂和方法是分析工作者努力的方向之一。在已经出现的新溶剂中,低共熔溶剂(DES)与离子液体(ILs)物理性质相似,并具有环境友好、不可燃、生物降解、价廉、易制备等特点,因而近几年来获得了迅速发展。该文总结了低共熔溶剂的制备、性质及分类,综述了近年来其在萃取和分离中的应用进展。     

低共熔溶剂催化有机合成反应的研究进展

低共熔溶剂(DESs)是一种新型的离子液体(ILs)类似物,与传统有机溶剂、离子液体相比,DESs具有低毒、廉价、易于合成、生物可降解性等特点,因此在众多领域广受关注。近年来DESs在有机合成领域备受关注,被广泛用作合成反应的溶剂、催化剂、反应物等,在有机反应方面存在很大发展空间,本文综述了DESs在有机合成反应中的应用,重点讨论其在氧化还原反应、取代反应、缩合反应、环化反应等方面的研究进展,为其开发应用提供新思路。     

低共熔溶剂的热稳定性研究

近年来,低共熔溶剂(DESs)引起了人们的广泛关注,在诸多领域得到应用。DESs一般由氢键供体(HBDs)和氢键受体(HBAs)通过氢键作用形成,其热稳定性研究对于其高温应用具有重要意义。本文利用热重分析法(TG)对40种DESs的热稳定性进行了系统研究,并得到了所研究DESs的开始分解温度(T_onset)。值得注意的是,DESs受热后的变化情况与离子液体不同,呈现出分阶段失重的现象。通常形成DESs的氢键在升温后首先被破坏,从而导致DESs分解成组成其的HBDs和HBAs。然后热稳定性较差(或者沸点较低)的HBDs首先分解(或挥发),而HBAs则在更高温度下分解(或挥发)。例如常见的HBA氯化胆碱(ChCl)在250 ℃附近开始分解。氢键强度对DESs受热后的表现起着重要的作用,DESs中的氢键会阻碍分子“逃脱”,使得T_onset向高温方向移动。此外,我们考察了阴离子、氢键供体、摩尔比对DESs热稳定性的影响,发现HBDs自身的挥发或分解对DESs的热稳定性起着决定性作用。由于用T_onset值会高估DESs的热稳定性,长期热稳定性的考察对其工业应用具有重要价值。本研究能帮助人们理解DESs的热分解行为,为制备具有适当热稳定性的DESs提供依据。     

低共熔溶剂在高分子合成中的应用

低共熔溶剂(DES)是由两种或多种物质按一定比例混合而成的低熔点混合溶剂,其熔点显著低于每一个单纯组分的熔点,可被视为一种新的离子液体。与传统有机溶剂相比,DES具有来源广泛、成本低廉、易于制备、毒性低、生物可降解等优点,并已作为一种新型的绿色反应介质被广泛用于萃取分离、无机合成、有机合成和离子凝胶等领域。近年来,DES在高分子合成中的应用也吸引了广泛的研究兴趣。本综述从简述DES及其在有机合成中的应用出发,重点介绍它们用于缩合聚合、自由基聚合、阴离子聚合、电化学聚合、开环聚合和氧化聚合等高分子合成领域的研究进展,并对其发展趋势进行展望。     

低共熔溶剂及其在抗静电领域中应用的研究进展

随着科技的发展进步,环境友好型的绿色化学逐渐成为时代主流,低毒无毒、可回收循环和可生物降解的材料已成为现在研究的中心。离子液体是一类全部由离子组成的液体,无味、不可燃、蒸汽压极低以及可操作温度范围宽,具有良好的热稳定性和化学稳定性,易与其它物质分离,可循环利用,是一类绿色溶剂。低共熔溶剂是一大类与离子液体有许多相似物性的低共熔混合物,在室温下多呈液态。相对于离子液体,低共熔溶剂所需成本更低,制备方式简单,具有更好的耐湿性,这使得其在工业上更具前景。作为一个新兴的研究领域,低共熔溶剂已受到化学领域相关人员的广泛关注与研究,但用于能源和环境应用功能材料的低共熔溶剂的研究尚处于探索的早期阶段。低共熔溶剂除了被广泛用作合成材料时使用的惰性介质和反应试剂外,还可直接作为功能材料,如在电化学方面作为储能装置的电解质以及吸附萃取过程中的吸附剂等。因此对低共熔溶剂的基本原理以及其在材料化学领域,尤其是功能材料方面的应用进行了相关介绍,并对低共熔溶剂在抗静电领域可能的应用做出了分析与展望。     

镧在低共熔溶剂中的电沉积研究

以氯化胆碱/尿素低共熔溶剂为介质通过恒电位沉积法成功制备了形状和尺寸均一的橄榄状镧粒子. 采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线能量色散谱（EDX）和X射线光电子能谱（XPS）等技术对所制备的样品进行表征. 同时,研究了沉积电位、温度和时间等因素对样品尺寸、形貌的影响,确定恒电位法制备橄榄状镧粒子的优化工艺条件为沉积电位-1.7 V、温度80 ^oC和沉积时间15 min.     

憎水性低共熔溶剂的合成及在萃取分离领域中的应用研究进展

综述了憎水性低共熔溶剂合成及应用的国内外研究状况。结合萜烯、季铵盐、长链脂肪酸和氯化胆碱等几大类憎水性DES的分子结构特点,比较并分析了氢键供体和氢键受体中不同官能团对亲脂性和憎水性的贡献。简述了不同系列憎水性DES的熔点、密度、粘度、折光率或电导率以及在水中的溶解性等理化性质特点。评述了不同系列憎水性DES在萃取水溶液中金属离子、农药和染料,植物中生物活性化合物以及分析化学中液-液微萃取制样等诸多萃取领域的应用技术状况和发展潜力。     

Solid-liquid Phase Equilibria in the Process of Producing Lithium Hydroxide from Lithium Sulfate

The solid-liquid phase equilibria in the process of producing lithium hydroxide from lithium sulfate at 283.15, 298.15 and 323.15 K were studied via the isothermal solubility equilibrium method, and the solid species, phase diagrams, solution densities and pH were determined. The results show that four solid species of Na₂SO₄·10H₂O, Na₂SO₄·2.5H₂O, Na₂SO₄ and LiOH·H₂O occurred in the system, among them, Na₂SO₄·2.5H₂O was a new solid species not reported in the open literature, which was determined via chemical analysis, Karl Fischer water titration, X-ray diffraction(XRD), thermogravimetic analysis(TG) and differential scanning calorimetry(DSC) testing. Based on the SLE data, one systemic process to produce LiOH·H₂O from Li₂SO₄·H₂O was proposed including two crystallization steps at lower and higher temperatures.     

NaF-LiCl-BaCl_2系相图的研究

用目测变温法、差热分析法及X射线粉末法,研究了NaF-LiCl-BaCl_2熔盐系相图,并讨论了体系的初晶化合物。 1 实验部分 本实验所用NaF、LiCl均为分析纯的无水盐,烘干后使用。氯化钡为分析纯BaCl_2·_2H_2O,经脱水烘干后制得。测温用Pt-PtRh热电偶直接插入熔盐溶液之中,     

Cr-Ni二元相图

利用X射线衍射、电子探针微分析、扫描电子显微镜和差热分析测定了Cr-Ni合金样品和扩散偶Cr-Ni样品,构筑了Cr-Ni二元体系的相图.在此相图中存在、 γ和α相，这些相的结构分别属于A2, A1和型结构.它们的晶胞参数分别随着温度的增加和Cr含量的增加而增大.温度变化对晶胞参数的影响强于Cr含量变化对晶胞参数的影响.δ相仅存在于未退火的熔炼样品中和差热分析后的样品中.该相属于不稳定相.     

癸酸-十四烷酸二元体系的相变性能

以癸酸(CA)-十四烷酸(MA)二元体系的理论预测相图为指导, 测量了该体系不同组成超声波混合后的步冷曲线, 绘制了该体系的实验相图, 判断出最低共熔温度与组成范围; 采用DSC测试最低共熔组成的相变性能, 采用IR检测最低共熔组成300次热循环前后的波形变化. 实验结果表明, CA-MA二元体系最低共熔组成范围为(76%~82%)CA+(24%~18%)MA, 最低共熔温度为294.45 K, 最大过冷度为274.75 K, 相变过程中无分层现象; DSC和IR的测试结果表明, 组成为78%CA+22%MA的相变焓为149.02 J/g, 开始相变温度为292.80 K, 热稳定性好.     

新戊二醇-三羟甲基甲胺二元体系相图

多元醇是一类具有技术和经济潜力的相变贮热材料［１ -３］．对多元醇及其二元体系贮热性能的研究已日趋完善,而对于其相图的研究则较少．本文采用以下三种实验技术测绘了ＮＰＧ ＴＡＭ二元体系相图：（１）热分析,以得到组成与相转变温度的关系;（２）变温红外光谱的研究,通过特征吸收峰随温度的变化,可以得到相转变温度区间,辅助相图的绘制;（３）Ｘ射线衍射,通过淬冷的方法来获得高温下的物相,测其Ｘ衍射图,进行相区分析．１实验１．１试剂ＮＰＧ：为超纯试剂,日本东京化成株式工业会社生产：ＴＡＭ：分析纯,北京化学试剂厂…     

聚烯烃锂离子电池隔膜的研究进展

随着信息技术时代的发展,锂离子电池被广泛应用,电池隔膜作为锂离子电池的重要组成部分越发引起大家的重视。聚烯烃锂离子电池隔膜由于其优异的机械性能和化学稳定性,以及相对廉价的特点,在锂离子电池发展初期就被研发应用,已成为锂离子电池隔膜的主流。本文综述了聚烯烃锂离子电池隔膜的制备方法,主要介绍了干法和湿法,及相关的产品。重点阐述了聚烯烃锂离子电池隔膜的性能需求和改性方法,主要包括隔膜的孔隙率、隔膜对电解液的亲和性以及热稳定性等方面。     

Metastable Phase Equilibrium in the Reciprocal Quaternary System LiCl+MgCl2+Li2SO4+MgSO4+H2O at 348.15 K and 0.1 MPa

The metastable solubilities and the physicochemical properties including density and pH of the reciprocal quaternary system(LiCl+MgCl₂+Li₂SO₄+MgSO₄+H₂O) at 348.15 K and 0.1 MPa were determined using the isothermal evaporation method. The dry-salt diagram and water-phase diagram were plotted based on the experimental data. There are five invariant points, eleven univariant curves, and seven crystallization zones corresponding to hexahydrite, tetrahydrite, kieserite, bischofite, lithium sulfate monohydrate, lithium chloride monohydrate and lithium carnallite. Comparison between the stable and metastable diagrams at 348.15 K indicates that the metastable phenomenon of magnesium sulfate is obvious, and the crystallization regions of hexahydrite and tetrahydrite disappear in the stable phase diagram. A comparison of the metastable dry-salt phase diagrams at 308.15, 323.15 and 348.15 K shows that with the increasing of temperature the epsomite crystallization zone disappears from the dry-salt phase diagram of 303.15 K, and a new kieserite crystallization zone is presented at 348.15 K. The density and pH in the metastable equilibrium solution present regular change with the increasing of Jänecke index J(2Li⁺), and the calculated densities using the empirical equation agree well with the experimental values.     

纳米锡锌复合氧化物贮锂材料的合成和性质

用液相沉淀-热解法合成了一系列结构和组成不同的锂离子电池纳米锡锌复合氧化物贮锂材料, 通过XRD、TEM和电化学测试对材料进行了表征. 测试结果表明, 非晶态ZnSnO3负极材料的初始可逆贮锂容量为844 mA·h/g, ZnO·SnO2负极材料的初始可逆贮锂容量为845 mA·h/g, SnO2·Zn2SnO4复合物负极材料初始可逆贮锂容量为758 mA·h/g, 循环10周后, 三者的充电容量分别为695, 508和455 mA·h/g, 表明非晶态结构的锡锌复合氧化物具有较好的电化学性质, 随着样品中晶体的形成, 该类型负极材料的贮锂性能下降.     

塑料化薄膜锂离子电池的制造技术

通过比较不同聚合物骨架材料与增塑剂所制备的聚合物膜的性能 ,优选出合适的基质骨架材料和增塑剂 .在此基础上 ,探索了塑料化聚合物薄膜电极的工业化制造方法 ,优化了聚合物电解质隔膜与正负极极片的配比 ,探讨塑料化薄膜电极的复合方式 ,并对所制备的塑料化薄膜锂离子电池电性能进行了考察 ,结果表明 :薄膜塑料锂离子电池具备与液态锂离子电池相近的电化学性能 .     

电解质对锂离子电池正极材料界面特性的影响

研究L iPF6、L iC lO4和L iBF43种电解质对L iCoO2材料界面特性的影响.结果表明:化成后的L iCoO2表面存在固态电解质膜(SEI膜);在不同成分的电解液中,L iCoO2表面SEI膜的形成电位、形貌特征以及材料的可逆容量、平均放电电压和电化学反应阻抗不同.