一种新型碳电极材料的制备及其电化学性质研究

进入21世纪,汽车也成为了主要的交通工具,随着带来的问题是废旧轮胎的增加,然而到目前为止还没有一种有效的方法回收利用这些废旧轮胎,目前的主要处理方法是将轮胎以垃圾形式进行填埋,然而轮胎是很难分解的,因此带来了严重的环境污染问题.目前我国在废旧轮胎回收上还存在技术比较落后,再生产品单一,同时每年全国仍有大量的废旧轮胎不能得以及时回收处理.到目前为止,还没有关于以轮胎粉制作电极材料的报导.     

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。     

废旧轮胎胶脱硫再生方法研究进展

自查尔斯·固特异发明用硫磺硫化橡胶以来,废旧橡胶,特别是废旧轮胎胶的产出量日益增长。废旧轮胎胶具有三维网络状分子结构,在环境中难以降解,污染环境。脱硫再生不仅可以解决废轮胎的大量堆积,污染环境等问题,还可以节约资源。本文叙述了多年来国内外轮胎胶脱硫再生方法的技术进展和研究成果,分析了传统脱硫法、利用近代物理技术脱硫法、微生物脱硫法、具有较高力场强度的力化学脱硫法和超/亚临界流体技术处理法的主要优缺点。对于如何进一步发展废旧轮胎胶的脱硫再生技术,提出了新的看法。     

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。     

金属氧化物电化学电容器

电化学电容器是一类利用电化学双电层或电极材料在电极表面及体相发生的氧化还原反应而存储能量的装置，具有高比能量、良好的可逆性和长循环寿命。金属氧化物电极目前主要有贵金属氧化物和过渡金属氧化物。本文简要介绍了金属氧化物电化学电容器的储能机理、特点及应用，总结了电极材料的制备及改性方法；并简要评述了电极材料的研究进展。     

基于自组装修饰银纳米线透明电极的柔性有机太阳能电池

银纳米线(AgNWs)透明电极具有出色的挠曲性和高电导率,是一类非常有潜力的柔性透明电极材料.然而AgNWs透明电极还存在表面粗糙度大、与衬底的附着力差、表面功函数与活性层能级不匹配等问题.针对上述问题,采用刮涂方法将AgNWs嵌入聚酰亚胺薄膜中,获得表面平整的AgNWs柔性透明电极,并通过Ag与巯基基团相互作用将五氟苯硫酚自组装到AgNWs电极表面,使AgNWs电极表面功函数从未处理的-4.88 eV提高到-5.06 eV,从而使其与活性层能级更加匹配.利用该电极作为柔性透明电极,在不采用任何阳极界面层的情况下制备的柔性有机太阳能电池最佳能量转换效率达到11.77%.本工作为AgNWs柔性电极的制备及功函数调控提供了新的研究思路,并为发展基于AgNWs柔性电极的高效柔性有机太阳能电池提供了一种简单有效的解决方案.     

废旧锂离子电池正极材料及电解液的全过程回收及再利用

作为发展势头迅猛的新型储能形式,锂离子电池缓解了能源领域对化石燃料的依赖,同时减轻了日益严峻的环境压力,但是数量巨大的废旧锂离子电池具有危险废弃物和高附加值可用资源的双重属性。因此,通过不同技术手段的创新和组合,实现组成成分日益多样化的废旧锂离子电池的高效回收和再利用具有巨大的挑战和特殊重要的现实意义。本文从预处理工艺出发,详细阐述了放电失活、分类拆解、粉碎筛分、酸浸除杂等一系列过程的技术手段和要求;从原料再生、结构修复以及再制备三个方面探讨了具有代表性的再利用思路,分析了各技术方法的优势和存在的问题。此外,对废旧电解液的无害化处理和回收进行了专题讨论,重点介绍了超临界CO₂萃取工艺。最后,针对现阶段存在的问题提出展望,为后续开展废旧锂离子电池回收的相关研究及工业应用提供参考。     

聚氨酯树脂及其应用

聚氨酯树脂作为一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，在日常生活、工农业生产、医学等领域广泛应用。本文简述了聚氨酯树脂的历史，综述了其应用，介绍了几种新型聚氨酯树脂及废旧聚氨酯的回收方法。     

超细氧化钌超电容器电极材料的制备

本文采用利用氯化钌和碳酸氢氨为反应前驱体，溶胶凝胶方法制备了超细氧化钌材料。将材料在250℃下加热脱水处理后，材料具有良好的表面特性和最大电化学比容量570F·g^-1。当脱水温度在300℃以上时，氧化钌材料明显晶化，同时材料比容量迅速降低。本文还测试了不同温度处理后材料的等效串联电阻和法拉第电化学阻抗特性，实验证明250℃条件下处理的电极材料具有最低的等效串联阻抗和良好的功率特性。当制备氧化钌过程中掺加适量碳纳米管形成复合材料时，电极材料的功率特性得到明显的改善。     

涤纶化学降解单体产物的高效结晶提纯研究

为了解决废旧涤纶(PET)纺织品乙二醇醇解法循环利用中存在的醇解产物对苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)纯化困难的问题，通过研究BHET晶体的独特的相变性质，发展了BHET纯化新技术.实验结果表明，对结晶的、醇解反应产物BHET使用减压升华操作，在1.33 kPa,130℃的条件下，可获得纯度达99.7%，收率达86.4%，白度(L^*值)达99.8的纯化BHET.回收所得的BHET可再缩聚制备再生PET.该再生PET在相同条件下与由石油基BHET缩聚所制得的PET具有类似的性质，包括白度、分子量及分子量分布等.本文还验证了该种醇解法回收废旧涤纶纺织品的技术的普适性：考察各种含有不同成分及颜色的涤纶纺织品样品的醇解行为及产物分离纯化效果.所研究的BHET纯化方法步骤短、产物纯度高、不额外使用有毒化学试剂，并有效地克服了粉末状BHET在加热纯化时容易发生缩聚的关键难题，为高品质回收废旧涤纶纺织品提供了一种新的路径.     

锂负极失效的全固态薄膜锂电池的直接回收再利用

作为微电子器件的理想电源，全固态薄膜锂电池(TFB)已经被广泛地研究了几十年，并开始进入商业化应用。然而，目前关于失效TFB的回收与再利用的研究几乎没有，这将会阻碍TFB的可持续发展。本工作针对因金属锂负极失效而造成电池失效的TFB，提出了一种简单的基于最常见LiCoO₂ (LCO)/LiPON/Li TFB (F-TFB)的直接回收再利用的方法。研究发现，F-TFB中的金属锂负极薄膜在循环过程会被部分氧化从而造成电池失效。我们提出利用无水乙醇溶液有效地溶解并去除F-TFB上失效的金属锂负极部分，从而快速地回收底层的LCO/LiPON薄膜。结构分析和表面分析结果表明，回收的LCO/LiPON薄膜中的LCO正极的晶体结构、LCO/LiPON的界面结构以及LiPON电解质的表面保持完好，使其再利用成为了可能。进一步地，我们在回收的LCO/LiPON薄膜上依次沉积了LiPON和Li薄膜，构建得到了电化学性能恢复的LCO/LiPON/Li TFB，并获得了与新制备的TFB相一致的比容量(0.223 mAh∙cm⁻²)、良好的倍率性能和循环寿命(500次循环后容量保持率为77.3%)。这种简单而有效的回收再利用方法有望延长固态电池的使用寿命，减少能源和资源消耗，促进固态电池的可持续发展。     

回收聚乙烯醇缩丁醛膜片的再生利用研究进展

随着聚乙醇缩丁醛(Polyvinyl butyral,PVB)膜片在汽车挡风玻璃、建筑用安全玻璃以及太阳能光伏封装等领域的广泛应用,废旧PVB膜片大量产生。因原料来源、成本及环境问题的严峻性,废旧膜片的回收利用越来越受到人们的关注。本文综述了国内外回收废旧PVB膜片的再生利用研究与应用现状,对回收PVB膜片脱色再生以及利用再生PVB膜片作塑料增韧剂、高分子复合材料及涂层或粘结剂等的应用研究进行了分析与归纳,在此基础上提出了未来废旧PVB膜片综合利用与改性研究的建议。     

电化学分析中的固体电极

本文讨论了电化学分析中固体电极最近的进展和趋势,综述电极材料、电极性质、工作电位的范围及其优缺点,并着重论述碳电极和贵金属电极,还考虑了在固体电极制备中的特殊处理方法和其表面的活化方法。     

固相力化学方法回收利用废弃聚丙烯/废旧电路板的研究

采用固相力化学技术制备废旧电路板非金属材料(WPCB)改性粉体,填充废弃聚丙烯(PP),制备了高性能废旧PP/WPCB复合材料,研究了固相剪切对WPCB粒度、粒度分布以及PP/WPCB复合材料结构、流变性能和力学性能的影响。结果表明,磨盘碾磨使WPCB粉体体积粒径由282.4μm降到63.5μm,比表面积由0.06m2/g提高到0.14m2/g,粒度分布明显变窄,玻纤与环氧树脂剥离效果明显。固相力化学方法制备WPCB粉体填充废旧PP后,其分散大幅改善,加工性能明显优于未碾磨体系,复合材料力学性能优于纯PP和未经固相力化学处理的PP/WPCB复合材料,相对于纯PP拉伸强度提高14.6%,弯曲模量提高82.5%,缺口冲击强度提高11.2%。得到的材料表面色泽均一、成本低廉,具有良好工业化前景。     

静电纺丝在钠离子电池中的应用研究进展

钠离子电池具有与锂离子电池相似工作机理,因其原料资源丰富,是一种极具应用前景的新一代储能设备.然而,钠离子电池面临着电极材料体积膨胀过大、钠离子传输动力学较慢和能量密度偏低等问题,阻碍了其实用化.静电纺丝技术合成的一维钠离子电池电极材料,可通过形貌调控或碳复合方式有效缓冲储钠过程中电极的体积膨胀,而且具有连续的电子传递和较短的离子传输路径,从而改善钠离子传输动力学,以提高电池倍率性能.通过电纺还可简便地制备直接用于钠离子电池的柔性纤维膜来提高电池的能量密度.综述了静电纺丝技术制备钠离子电池材料的研究进展,主要包括正极和负极材料,对今后静电纺丝在钠离子电池中的发展进行了展望.     

一种高容量茴香状硫化铜柔性电极的制备及其在超级电容器中的应用

柔性电极由于在可穿戴电子设备领域具有重要应用而备受关注，然而其制备工艺繁琐、价格昂贵、负载量低和比容量低等问题限制了其发展.为解决这些问题，迫切需要开发负载量大、比容量高的柔性电极材料.本文利用简单的化学电镀和低温固相反应方法，制备了茴香状的CuS@CPCC-24柔性电极材料.这种紧密堆砌的薄片具有大量的孔隙，能够提供足够的活性位点，进而有效增加存储电荷的能力.结果表明，CuS@CPCC-24柔性电极不仅在电流密度为2 mA·cm^-2时可达到1 150.2 mF·cm^-2的最大电容，而且循环稳定性较好，展现了其在柔性储能器件领域具有潜在应用.     

氧化镍/碳纳米管复合型超级电容器的研制

通过电化学阴极还原的方法制备了氧化镍电极材料。经250℃脱水处理后氧化镍材料表现出法拉第赝电容的电化学特性且材料单电极比容量达到210F·g^-1，优于普通活性炭材料。本文采用催化裂解法制备了碳纳米管电极材料，比容量达到了42F·g^-1。提出了采用电化学法沉积氧化镍和碳纳米管分别作为电容器正负极的新工艺，该工艺制备的复合型超级电容器的工作电位达到了1.6V，且具有良好的大电流放电特性。实验还表明该型氧化镍超级电容器具有极低的自放电率。     

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。     

超级电容器用细菌纤维素基电极材料

超级电容器由于能提供比电池更高的功率密度,比传统电容器更高的能量密度而备受关注。但目前其应用仍存在能量密度低的问题。碳材料、金属氧化物和导电聚合物是常见的三种超级电容器电极材料,而其中不同形式碳材料是电容器中研究和应用最广泛的电极材料。细菌纤维素是由细菌分泌产生的具有一定纳米级孔径分布的多孔生物材料,具有高强度和模量、高孔隙率、极好的尺寸和热稳定性的特性。以细菌纤维素为原料制备电极材料是近年来超级电容器领域的热点研究方向之一。本文以细菌纤维素基电极材料的种类、制备方法和性能为线索,综述了国内外细菌纤维素基超级电容器电极材料的研究进展,并归纳总结了电极材料最优的形态和制备方法,进一步对该类电极材料的发展趋势进行了展望。