废旧锂离子电池三元正极材料的回收与再利用工艺研究进展

锂离子电池因其能量密度高、循环性能好、自放电低等优势在各个领域得到了大量的应用.然而当锂离子电池使用3～5年后,其容量会随着电解液分解等原因而逐渐衰减,进而无法满足产品需求,势必会产生大量的废旧锂离子电池.因此,将其进行合理的回收利用,不仅可以节约资源,而且还能减轻环境的污染.本文综述了废旧锂离子电池回收的工艺步骤,主要包括三元正极材料的预处理工艺、有价金属离子的浸出与分离工艺、三元正极材料的再合成等工艺,并对比了各种工艺的优缺点.在此基础上,指出废旧锂离子电池三元正极材料的回收与再利用工艺应朝着安全、环保、高效的方向发展.     

退役磷酸铁锂电池的梯次利用和正极材料回收方法现状

随着纯电动汽车的飞速发展,锂离子电池(LIBs)的消耗量日渐增大。磷酸铁锂电池(LFPBs)因安全性能优越、使用寿命长、原材料价格低廉、环境友好且技术成熟等优势,在市场上存量较大。因此退役磷酸铁锂电池报废量也逐年增加,对于其回收方法的研究迫在眉睫。基于此,文章总结了当前锂电池的梯次利用现状,包括退役磷酸铁锂电池性能测定的多种方法,不同余能适用的场合以及投资回报分析。并对磷酸铁锂电池中金属的回收工艺进行了对比,包括破碎、风选、涡电流、冷激等物理方法,浸出、沉淀、活化等化学方法以及生物浸出方法。介绍了修复再生磷酸铁锂(LFP)的相关技术,以期实现退役磷酸铁锂电池资源利用最大化,并为后续有关回收退役磷酸铁锂电池的研究提供技术参考。     

废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收研究现状

锂离子电池(LIBs)具有放电电压高、循环寿命长和无记忆效应等优点,广泛地应用于便携式电子设备、电动汽车、电化学储能等方面.电动汽车的快速发展带动了动力电池的爆发式增长,而磷酸铁锂电池(LFPBs)以其良好的安全性、成本低、无毒等优点,占据大量的市场份额.随之,废旧磷酸铁锂电池报废量也逐年增加,若不及时进行处理则会污染环境,浪费大量的金属资源.本文概述了废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法,主要包括固相法、酸浸-沉淀法等,对比了诸方法的优缺点;并汇总了预处理、酸浸过程、再生磷酸铁锂(LFP)过程的条件及再生磷酸铁锂电化学性能;提出了废旧磷酸铁锂电池回收中存在的问题,且展望了废旧磷酸铁锂电池回收朝着自动化、绿色环保、低成本的方向发展.     

合肥研究院等研制出高容量长寿命三维石墨烯锂离子电池材料

正中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮和黄行九课题组的副研究员刘金云等在研制高性能石墨烯锂离子电池方面取得新成果,研制了具有高容量长寿命的三维石墨烯纳米复合锂离子电池材料。研究成果发表在国际期刊《先进材料》(Adv.Mater.2016,28,7696-7702)上,并且被选为卷首论文。从便携式电子设备到新能源电动汽车,都对高性能锂离子电池具有迫切需求。作为锂离子电池的核心,     

生物质炭的杂元素掺杂及其在电极中的应用

近些年,由于制备工艺的不断优化,生物质炭材料作为储能器件(锂离子电池、超级电容器、锂硫电池等)的电极材料得到了快速发展.与此同时,由于存在首次库伦效率低,不可逆容量大,电压滞后,大电流充放电能力弱等问题,大大阻碍了生物质炭材料作为电极材料的应用.而通过杂元素掺杂生物质炭(尤其是杂原子掺杂),可以有效地提高炭材料的润湿性和电子传导性,增加炭材料的缺陷以及活性位点,使其具有优异的电化学性能.本文归纳了杂元素掺杂生物质炭的研究进展,分别对其制备方法,以及在锂离子电池、超级电容器和锂硫电池等能源领域中的应用和前景进行介绍.     

新型锂离子电池可在0℃下高效运行

正美国宾夕法尼亚州立大学的研究小组开发出一种具有快速自发热功能的锂离子电池。这一新型电池的出现有望弥补传统锂离子电池在0℃以下低温环境中性能下降、掉电快的短板,让电子产品在低温环境中高效运行成为可能。锂离子电池重量轻、能量密度高、无公害、无记忆效应,经过几十年的发展已成为目前最常见的电池产品,无论是手机、笔记本电脑,还是电动汽车中都能看到它们的身影。但一旦置身0℃以下的低温环境,电池     

青岛能源所石墨烯基锂离子电容器成功用于电动自行车

锂离子电容器是一种新型环保型电化学储能器件,具有双电层电容器高功率特性,同时兼顾锂离子电池高能量密度的特点,其作为启动/驱动电源或能量回收装置在电动车、高速铁路/城际轨道交通正发挥日益重要的作用。近日,在国家高技术研究发展计划"863"项目及青岛市战略性新兴产业培育计划项目的支持下,依托中     

合肥研究院等研制出高容量长寿命三维石墨烯锂离子电池材料北大核心CSCD

中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮和黄行九课题组的副研究员刘金云等在研制高性能石墨烯锂离子电池方面取得新成果,研制了具有高容量长寿命的三维石墨烯纳米复合锂离子电池材料。研究成果发表在国际期刊《先进材料》（Adv.Mater.2016,28,7696-7702）上,并且被选为卷首论文。     

福建物构所在锂离子电池正极材料研究获新进展

<正>兼具高容量和高倍率特性的正极材料是国际锂离子电池材料研究的热点,是满足未来移动电子设备及动力汽车产业对锂离子电池能量密度和功率密度要求的关键材料。迄今为止,所有报道的锂离子电池正极材料都难以同时兼具高容量和高倍率两个特性。在科技部973计划、国家自然科学基金项目的支持下,福建物构所中科院光电材料化学与物理重点实验室李莉萍研究小组通过结构设计和合成方法创新,利用溶剂热合成前驱体的方法并结合高温烧结方法,成功     

PC聚合物的再利用研究

聚碳酸酯(PC)是手机外壳常用材料,它是一种综合性能优异的热塑性工程塑料,具有较高的回收价值.采用熔融再生方法分别对同种无涂层手机外壳、浅色混杂带涂层和深色混杂带涂层手机外壳三种PC回收料进行了再生利用,对注塑样品进行了力学性能测试,并对断口进行了分析.研究结果表明,三种PC回收料再生后拉伸强度和弯曲强度值较为接近,其中拉伸强度略低于PC原生料,而弯曲强度高于原生料.无涂层PC回收料延伸率和冲击韧性分别达到了24kJ/m2和65;,而混杂带涂层回收料只有它的一半左右.     

LiZr2(PO4)3包覆对高镍三元正极材料结构及电化学性能的影响

高镍三元正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM811)具有优异的放电能力。但其存在锂镍混排严重、结构稳定性差导致的容量衰减快等问题。为解决这些问题,本论文首先合成NCM811三元正极材料,再利用湿法涂覆的方法将磷酸锆锂LiZr₂(PO₄)₃(LZPO)包覆在NCM811三元正极材料的表面,形成LZPO@NCM811三元正极改性材料,并对改性前后的NCM811三元正极材料结构和电化学性能进行研究。研究结果表明,在NCM811表面包覆1%LZPO得到样品的结构最稳定,材料的电化学性能最好:在0.1 C倍率下,首圈放电容量为210.16 mAh/g,远高于未改性NCM811材料(201.01 mAh/g);在循环200圈后,材料的容量保持率为79.4%,优于未改性的NCM811材料(容量保持率为60.0%)。     

快离子导体Li1.5Y0.5Zr1.5(PO4)3包覆层对富镍三元正极材料电化学性能的影响

研发富镍低钴的先进正极材料是目前提高锂离子电池能量密度和降低电池成本的有效办法。然而,随着Ni含量的增加,富镍层状氧化物普遍存在前驱体合成困难、结构不稳定和界面活性高等一系列问题,阻碍了富镍层状氧化物正极材料的市场化推广。本文采用优化的共沉淀法制备出结构稳定的LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂(NCM811)正极材料,同时在NCM811材料表面均匀包覆快离子导体Li_1.5Y_0.5Zr_1.5(PO₄)₃涂层,以克服富镍层状氧化物界面结构不稳定和易受电解液腐蚀的难题。在4.5 V高截止电压下,改性样品0.2 C的放电比容量为214.2 mAh·g^-1,10 C的放电比容量高达158.8 mAh·g^-1,高于原始样品的203.7 mAh·g^-1(0.2 C)和82.7 mAh·g^-1(10 C)。同时,改性样品在4.3 V下经1 C循环200次后的容量保持率高达84.7%,高于原始样品(61.94%)。     

锂-二氧化碳电池关键材料的研究进展

可充式锂-二氧化碳电池为捕获CO2和能量存储提供了一种新方法.尽管该技术从发展之初至今取得了很大进步,但它们在实际应用中还面临着许多限制和挑战.其中,在充放电机理方面的研究,虽然取得了显著的成就,但仍存在一些争议.目前,大部分的锂-二氧化碳电池研究在提高电池性能方面,主要针对的是阴极催化剂的制备,例如,碳基催化剂、贵金...     

Synthesis and electrochemical properties of vanadyl phosphate di-hydrate/polyaniline derivatives hybrid films

Vanadyl phosphate and its hybrid compounds have proven to undergo electrochemical intercalation and de-intercalation of lithium ions, which enables its use as cathode material for Li ion rechargeable batteries. In this context, vanadyl phosphate di-hydrate/polyaniline derivatives hybrid films were synthesized via the exfoliation and reconstruction approach in order to evaluate their potential use as cathode in ion lithium batteries. X-ray diffraction patterns indicate that the lamellar structure of the inorganic matrix is maintained, consistent with the topotactic process. In the scanning electron micrographs, hybrid films exhibit rough surface consisting of warped and cracked crystallites, quite different from vanadyl phosphate di-hydrate square platelets crystallites. Electrochemical evaluation using cyclic voltammetry and charge–discharge galvanostatic techniques shows small differences between the charge and the discharge curves, indicating an irreversibility of the hybrid systems.     

ZnO超细纳米线阵列的制备及其电化学性能

以Zn(NO₃)₂· 6H₂O和C₆H₁₂N₄为原材料,采用二步水热法在碳纤维布上合成了形貌尺寸均匀的ZnO超细纳米线阵列。用 X 射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其晶体结构和形貌进行了表征,利用恒流充放电测试等手段对其进行电化学性能测试。测试结果表明,材料表现出优异的电化学性能。在200 mA/g的电流密度下循环150次后,ZnO超细纳米线阵列仍然约有730 mAh/g的充放电比容量,库伦效率保持在95%以上。在1 200 mA/g的大倍率条件下,材料的充放电比容量依旧可达481 mAh/g左右,表现出十分良好的循环稳定性和可逆性能,是一种较为理想的锂离子电池负极复合材料。     

铁基氮化物在储能及电催化领域中的研究进展

氮化铁具有硬度高、熔点高、热导性高、耐腐蚀、安全无污染、电子导电性优异以及类铂的电子结构等优势,且其原材料资源丰富、成本低廉,在储能与电催化等众多领域中有着极大的应用前景。本文综述了铁基氮化物在结构、制备、性能和应用方面的研究进展,重点关注其制备方法和在储能领域(如锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池)、电催化领域(如氢析出反应、氧析出反应、氧还原反应)中的应用,同时对铁基氮化物存在的主要问题进行了总结,对其未来的研究方向和应用前景进行了展望。     

The effect of lithium salt type on ionic conductivity of poly(vinylidene difluoride)-based solid polymer electrolytes

Abstract

Recently, research on solid polymer electrolytes (SPEs) for lithium-ion batteries (LIBs) has been actively carried out as an alternative to conventional liquid electrolytes that present safety issues such as flammability and explosion. However, the SPEs show relatively low ion conductivity, compared to the liquid electrolytes. In this study, a poly(vinylidene difluoride) (PVDF)-based SPE was prepared by introducing two different electrolytes; one is weak-binding lithium bis(trifluoromethane)sulfonimide (LiTFSI) salt mixture with solvating plastic crystal succinonitrile (SN) and the other is lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) salts. Among the SPEs studied, the PVDF/LiFSI-containing SPE membrane exhibited the highest room temperature ion conductivity of 1 x 10^?3 S/cm, characterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS).     

锂离子电池CoO多孔纳米片阵列/碳布柔性负极材料

可穿戴、可折叠电子设备日益受到人们的关注,开发与之配套的柔性电极材料成为当下的研究热点。本研究采用水热法制备前驱体/碳布复合材料,将其在高纯氩气气氛下煅烧,得到柔性的CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料。这种多孔与三维网状立体结构能够有效缓解充放电过程中材料的体积效应,而且多孔结构还增加了活性物质CoO纳米片的比表面积,有利于电极材料储锂容量的提升。电化学性能测试表明,该CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料在100 mA·cm^-2的恒电流下, 首次放电容量1 862.8 mAh·cm^-2,首次循环库伦效率87.8%,在700 mA·cm^-2的电流密度下,经过100次的充放电循环后,材料的放电比容量仍保持在1 428.9 mAh·cm^-2。在1 000 mA·cm^-2的电流密度下,仍然有1 353.8 mAh·cm²的容量。该方法简便易行且原料成本低廉,可以降低锂离子电池柔性负极材料的成本。     

碳气凝胶修饰SnSb复合负极材料的制备及性能研究

采用超临界干燥法制备了碳气凝胶( Carbon Aerogels,CA),然后通过简单的化学还原法制备CA/SnSb复合负极材料。采用XRD和SEM等手段对材料的结构及形貌进行了表征,利用恒电流充放电测试了材料的循环性能。研究结果表明,碳气凝胶表现出纳米多孔三维网络结构,当对SnSb合金采用碳气凝胶修饰后,纳米SnSb颗粒包含在碳气凝胶的网络骨架中,呈现出碳气凝胶和纳米SnSb合金颗粒相互交错分布的结构,极大改善了复合材料的团聚性。 CA/SnSb复合负极材料首次放电容量高达1120.2 mAh·g-1,循环50次后放电容量仍达到557.3 mAh· g-1,远高于未经碳气凝胶修饰的SnSb合金。循环性能的改善主要归因于碳气凝胶的引入,不仅极大的改善了复合材料的团聚现象,而且可以缓冲SnSb合金在充放电过程中体积变化。