退役三元锂离子电池正极材料高效清洁回收技术研究进展

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广泛的应用.近年来,退役三元锂离子电池数量急剧增长,从保护环境和节约资源的角度来看,开展退役锂离子电池回收再生工艺研究是必要的.本文综述了退役三元锂离子电池回收再生技术的研究现状,指出对衰减程度不同的锂电池正极材料需采取灵活的梯级回收工艺路线,并详细介...     

锂离子电池三元正极材料研究及应用进展

本文论述了锂电池对正极材料的基本要求和三元材料的主要结构特征,简要回顾了三元正极材料的开发历程及改性研究进展,最后对三元正极材料在3C市场、动力电池市场及储能市场应用方面展开了讨论.     

改进锂离子电池正极材料磷酸锰锂电化学性能的研究进展

磷酸锰锂(LiMnPO4)是一种非常有前途的锂离子电池正极材料,它具有理论容量高、工作电压高、成本低和对环境友好等优点。然而,该材料存在电子电导率低和锂离子扩散慢的问题,导致其电化学活性非常低。尽管可以通过碳包覆、离子掺杂或替换、晶粒纳米化等方法改进LiMnPO4的电化学性能,但是,高倍率性能低等仍然是阻碍该材料实际应用的主要问题,如何提高LiMnPO4的电化学反应动力学性能,特别同时提高其电子电导率和锂离子扩散能力仍是该领域亟待解决的关键问题,本文就国内外近年有关改进锂离子电池正极材料磷酸锰锂电化学性能的研究进展进行一个简短总结。     

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.     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C的制备及性能研究

采用液态混合、固相反应相结合制备了锂离子电池正极材料Li2FeSiO4/C,研究了合成温度对材料结构和电化学性能的影响.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒流充放电,电化学交流阻抗(EIS)等测试方法对材料的结构、表观形貌及电化学性能进行表征.考察焙烧温度对Li2FeSiO4/C材料合成及其性能的影响.结果表明:650℃的样品在25℃以0.1C进行恒流充放电,其首次放电容量为103.31 mAh/g,10次循环后的比容量为81.35mAh/g.     

高能量密度型锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4改性的研究进展

尖晶石镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)具有工作电压高、结构稳定、适合快充快放等特性成为高能量及高功率密度型正极材料的有力竞争者.结合了近几年的研究报道,介绍了LiNi0.5 Mn1.5O4的结构、制备方法、改性方法及其应用前景,着重介绍了LiNi0.5 Mn1.5O4材料晶型结构对其性能的影响,并指出该材料目前存在的问题和研究重点.     

新疆理化所锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研制获进展

3月29日,新疆科技厅组织专家组对中科院新疆理化技术研究所承担的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研制项目进行了成果鉴定。     

锂离子电池正极材料LiMnPO4/C的固相法制备及性能研究

以碳酸锂、碳酸锰和磷酸二氢铵为原料,以蔗糖为碳源,采用固相法制备了Li Mn PO4/C复合正极材料。利用正交试验考察了焙烧温度、焙烧时间、球磨时间、锂锰摩尔比和蔗糖用量对材料首次放电比容量的影响,得到了最佳工艺条件。通过XRD、SEM、同步热分析仪和充放电测试仪等测试了材料的结构和电化学性能。所得材料在室温下电流密度为0.1 C、0.5 C和1 C时首次放电比容量分别为130.5 m Ah/g、125.8 m Ah/g和117.1 m Ah/g,经过50次循环性能测试后容量分别为113.2 m Ah/g、98.1 m Ah/g和85.4 m Ah/g;在电流密度为0.1 C且温度为60℃时,其首次放电比容量为156.4 m Ah/g,测试结果表明循环性能较好。     

喷雾干燥法制备锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4及其电化学性能研究

以氢氧化锂,乙酸锰,乙酸镍为原料,采用一次喷雾干燥法合成了LiNi0.5Mn1.5O4前驱体.研究了烧结温度和退火温度对LiNi0.5Mn1.5O4晶形结构、形貌以及电化学性能的影响,采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)对其晶体结构和微观形貌进行表征.结果表明,在900℃下焙烧20 h,600℃下退火30 h合成的LiNi0.5 Mn1.5O4为结晶良好的尖晶石结构,颗粒具有规则的八面体形貌,由粒径在2 μm左右的小颗粒堆积而成.该样品在室温0.1C.倍率下的首次放电容量为133.7 mAh·g-1,循环50次后的容量为123.1 mAh·g-1.     

热电池用CoS2正极材料水热合成及其性能研究

以硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)和硫脲(NH2CSNH2)为原料,在不同的反应物浓度下水热合成了不同形貌的CoS2材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱技术(xPS)对产物进行了表征,最后将石墨烯添加到制备的CoS2中作为正极材料制备成单体热电池进行恒流和脉冲放电测试.SEM、XRD测试结果表明,随着反应体系中反应物(Co(NO3)2·6H2O)量从0.02 mol/L增加到0.08 mol/L,产物CoS2材料纳米棒尺寸逐渐缩短,球形颗粒尺寸趋于均匀,团聚现象更加明显;材料晶相结构没有发生改变,都为立方晶系的CoS2;XPS测试结果表明合成的材料元素价态分别为Co2+和S-1.当恒流放电电流密度较大增加到0.8 A/cm2时,CoS2/石墨烯阴极材料有更好的电性能;脉冲放电测试结果表明,CoS2材料制备的单体电池内阻明显小于FeS2材料,在放电初期的平稳阶段,内阻约小0.5Ω.     

聚吡咯/氧化钒@硫正极材料制备及其在锂硫电池中的应用

采用聚吡咯/中空氧化钒@硫(PPy/H-V2O5@S)作为锂硫电池正极,其中间层极性V2O5中空球壳为硫的体积膨胀提供足够的空间并通过化学键固定多硫化物,外层聚吡咯对多硫化物的扩散起双重固定作用,并作为导电骨架提高正极导电性,共同提高正极对硫化物的固定作用,提高电池循环稳定性.PPy/H-V2 O5@S正极在0.5C、1C、2C、4C电流密度300次循环后,放电容量分别保持在825.6 mA·h·g-1、673.6 mA·h·g-1、625.1mA·h·g-1、583.3 mA·h·g-1,库伦效率保持在98;以上,展现出极好的循环稳定性.     

废旧电池溶胶-凝胶法制备Mn-Zn铁氧体的研究

以硝酸溶解废旧碱性锌锰电池所得的溶液为原料,用溶胶-凝胶法制备出了具有尖晶石结构的Mn-Zn铁氧体.借助于XRD、IR和SEM技术,对制备过程进行跟踪检测并对纳米晶铁氧体的晶体形貌进行表征.研究表明:制备Mn-Zn铁氧体的适宜条件为:金属离子和柠檬酸的比例为1:1(mol),pH=5.0,干凝胶煅烧时间为2h,煅烧温度为650℃;所得产物基本为球形,具有粒径小,分散均匀的特点.     

锂离子电池正极材料V6O13的合成与电化学性能

分别采用固相法、水热法和溶剂热法制备了锂离子电池正极材料V6O13.研究了不同方法制备的V6O13的物相、形貌及电化学性能.结果表明:固相法和水热法得到的V6O13纯度较低,但结晶较好;而溶剂热法合成的V6O13物相纯净,样品呈片状结构;水热法和溶剂热法制备的样品均有微量的晶格收缩.电化学性能测试表明,固相法和水热法得到的V6O13首次放电容量较大,但衰减快;溶剂热法制备的V6O13首次放电容量略低,但循环性能优异,经过52次循环,其放电比容量保持在220 mAh/g,没有衰减.     

废旧碱性电池水热法制备纳米晶锰锌铁氧体的研究

以废旧碱性电池为原料采用水热法制备出了纳米晶锰锌铁氧体,并对制备过程的影响因素进行了探讨,借助于XRD、TEM等手段对制备过程跟踪检测,并对产物进行了表征。结果表明,适宜的制备条件为:溶液pH值为10.0,水热温度为180℃,水热时间为4h,采用逆加料方式和加入冰乙酸作为添加剂均可制得粒径更小、分散性更为优良的纳米晶,产物粒径可达17nm左右。     

溶液燃烧法合成纳米多孔锰氧化物用作水系锌离子电池正极材料

本文报道了一种纳米多孔氧化锰的溶液燃烧合成方法.该方法以柠檬酸和硝酸锰混合溶液为反应原料,在空气中直接加热溶液(250℃,30 min)即可诱发氧化剂与还原剂之间的燃烧反应,从而获得氧化锰样品.本文探究了原料中还原剂与氧化剂比例对产物形貌、相组成、储锌性能的影响.实验结果表明,当还原剂与氧化剂的比例适当时,原料间的燃烧反应较为剧烈,反应中有大量气态产物逸出,可以获得蓬松多孔状产物.当作为锌离子电池正极材料使用时,这些产物中的多孔结构不仅有利于电解质的浸润,而且可以缩短电化学反应时Zn2+在材料中的传输距离.电化学测试表明,该方法制备的最优样品在0.5 A·g-1电流密度下循环120次后储锌容量高达261 mAh·g-1.这种简便的溶液燃烧合成方法对于高性能锌离子电池正极材料研发具有一定的借鉴意义.     

Cr掺杂V6O13锂离子电池正极材料的合成及电化学性能研究

采用水热合成的方法,在合成过程中通过添加Cr(NO3)3·9H2O对V6O13进行了掺杂改性.测试了不同掺杂量样品的XRD图谱并相互做了比较.分析了样品中Cr、V元素化合价的变化.分析了不同掺杂量对前驱体形貌的影响.对其进行充放电循环测试后,发现Cr3+的掺入使得V6O13的放电容量有明显的增长,当掺杂量为0.06g时其第1次放电容量达到337 mAh/g,比未掺杂的样品多出了60 mAh/g.循环伏安测试结果表明Cr3+的掺入能够改变Li离子嵌入/脱出V6O13的行为,提高其充放电电压,有益于提高V6O13的电化学性能.