废旧锂离子电池负极材料回收利用研究进展

锂离子电池的广泛应用导致大量废旧锂离子电池产生,废旧锂离子电池具有危险废弃物和可用资源的双重属性,利用不同的回收工艺实现废旧锂离子电池的高效回收再利用对环境保护和资源再生均有重要意义。在论述锂离子电池的组成和回收其中有价金属的基础上,着重介绍废旧锂离子电池材料放电预处理、负极活性物质的分离回收及负极材料的再利用,以期找到废旧锂离子电池负极回收与再利用过程中亟待解决的问题,为废旧锂离子电池负极回收领域带来新的思路与方法,为后续开展废旧锂离子电池全组分高效绿色回收的相关研究及工业应用提供依据。     

湿法回收废旧锂离子电池有价金属的研究进展

随着新能源汽车产业的发展,废旧锂离子电池数量急剧增加,从废旧锂离子电池中回收有价金属可有效缓解我国重要战略金属(Ni, Co, Mn, Li等)对外国的依赖度,解决废旧锂离子电池带来的资源浪费和环境污染问题.在众多回收技术中,湿法冶金回收被认为是目前最合适的回收技术.本文介绍了湿法回收技术的浸出工艺,对于不同类型的浸出剂进行了归纳总结,分析了各浸出剂的优缺点,其中采用“H₂SO₄+H₂O₂”体系回收有价金属,由于具有回收率高、反应速率快、不产生二次污染、对设备耐腐蚀性能要求低等优点,是现阶段公认的相对成熟的回收工艺.同时介绍了本课题组采用低共熔溶剂(DESs)浸出有价金属的最新研究进展,并提出未来废旧锂离子电池回收的研究方向和主攻重点.该文专为纪念和感谢陈清如院士为矿物加工,特别是干法选煤基础研究与技术开发所做的杰出贡献和终身成就而撰写,以此表达我们对陈清如院士的崇高敬意.     

废旧锂离子电池正极材料回收工艺研究

废旧锂离子电池含有大量的钴、铜等紧缺有色金属元素和六氟磷酸锂等有毒有害物质,必须对其进行资源化回收及无害化处理,本文采用“拆解→NMP浸泡正极材料→钴酸锂粉末的浸出→P204萃取除杂→P507萃取分离钴、锂离子”流程处理废旧锂离子电池,获得了合格的氯化钴溶液,该工艺的特点在于：正极片中的铝箔以单质形态回收,而正极材料中97．33％的钴以氯化钴的形式回收,成功地实现了锂离子电池正极材料中有色金属的分离与回收利用。     

废旧锂离子电池正极材料回收工艺研究

废旧锂离子电池含有大量的钴、铜等紧缺有色金属元素和六氟磷酸锂等有毒有害物质,必须对其进行资源化回收及无害化处理.本文采用"拆解→NMP浸泡正极材料→钴酸锂粉末的浸出→P204萃取除杂→P507萃取分离钴、锂离子"流程处理废旧锂离子电池,获得了合格的氯化钴溶液.该工艺的特点在于:正极片中的铝箔以单质形态回收,而正极材料中97.33%的钴以氯化钴的形式回收,成功地实现了锂离子电池正极材料中有色金属的分离与回收利用.     

废旧锂离子电池热处理过程中污染物的迁移转化

电动汽车产业的发展带来锂离子电池需求大增,将会产生大量的废旧锂离子电池,回收废旧锂离子电池可以节约大量资源。热处理是锂离子电池回收工艺中的重要环节,但锂离子电池中的电解液、有机黏结剂和金属成分极易在加热过程中挥发从而污染环境,所以分析热处理过程中产生的污染物具有重要意义。以废旧三元锂离子电池为原材料,分别在100、200、300、400、500、600℃和惰性气氛条件下加热,保温时间60 min,氮气流量500 mL/min,升温速率10℃/min。采用TG-MS、XRD、SEM、ICP-AES、GC-MS等表征和分析产物。结果表明,金属挥发率随着温度的升高而增加,但是总体挥发率不超过1%;电解液会发生分解和挥发行为,分解产物主要是CO₂、H₂O和小分子烷烃; LiPF₆分解产生氟化物, PVDF和隔膜的分解产生有机污染物;挥发的氟化物随着温度的升高而增加,产生的有机气体可以作为原料进行回收,且热解后的材料更有利于回收。     

废旧纺织品回收利用的再探讨——聚酯回收技术

对废旧纺织品的回收利用进行了再一次探讨,主要的内容是结合聚酯纤维及其制品的特定废旧纺织品进行了评述,提出了初级回收技术、能量回收技术、物理回收技术和化学回收技术四类主要的废旧聚酯回收再利用方法,并且探讨这四类回收技术的基本工艺及特点,为推动我国废旧纺织品的循环再利用特别是涤纶回收提供借鉴和参考。     

最新的锂金属电池

中科红叶电子公司开发最新的锂金属电池项目，得到了中国电池工业协会的批准。 　　锂金属电池比锂离子电池同体积时容量大 30％左右，同重量时能量高 30％左右。由于锂金属电池的正极不需要化学加工和电池不需要进行化成工艺，其成本要比锂离子电池低 40％左右，将取代电压为 3. 6伏的锂离子电池成为今后手机的主要配套电池。 其薄型工艺，可加工成厚度只有 5毫米的电池而取代固态锂电池。用该工艺生产的笔记本电脑电池，长 30厘米、宽 20厘米、厚度 0. 5厘米，既可作为笔记本电脑的底盖，其高达 8AH的电容量，又能使笔记本电脑的工作时间…     

浅淡废电池的回收及综合利用技术

从废电池的危害入手,提出了开发环境无害化和资源化电池综合利用技术,其中包括废旧干电池、镍镉电池、硅酸蓄电池、混合电池的回收及综合利用技术.     

基于传质现象的锂电池机理建模

在比较分析各类蓄电池系统模型的基础上,提出一种基于传质现象的锂电池简化机理模型。采用COMSOL v3.5软件针对型号为IHR 18650的锰酸锂离子电池进行仿真研究,并通过放电实验对简化模型的有效性进行验证。结果表明,提出的简化模型能够较为准确地描述锂离子电池的外部特性。文中进一步对不同充/放电电流条件下的锂离子浓度和电势分布情况、设计参数对锂电池性能的影响以及锂离子浓度和电势分布随电池充/放过程的变化情况进行了仿真分析。     

能源与环保

<正>新型混价钒氧化物三维纳米织构提升锂电池动能中国科学技术大学与德国马普固体研究所合作,发展了一种室温氧化还原自组装方法,成功合成了混价钒氧化物的三维纳米织构,并将该材料成功应用于高能量密度锂离子电池正极材料,获得了优异的电化学性能。这种新材料将能够大大提升锂电池的动能,有望在长续航里程电动汽车及其它高能量密度电池应用领域得到广泛应用。钒氧化物资源丰富、比容量高,因而可用作锂离子电池正极材     

超级电容器PANI/MnO2 复合材料电极的制备及性能研究

通过回收废旧三元锂电池正极材料中的Mn 制备超级电容器PANI/MnO₂ 复合电极材料, 实现废旧材料的资源化, 符合绿色化学的发展要求。主要探索了两种不同氧化剂(KMnO₄ 和APS) 对PANI/MnO₂ 复合材料形貌和电化学性能的影响, 由实验结果可知, 在KMnO₄ 氧化条件下制备的具有空隙的针棒状复合材料PANI/MnO₂ -1 的电化学性能明显略优。PANI/MnO₂ -1 作为电极时的比电容可达2 183 F/g, 充放电100 圈后比电容仍具有初始值的60.81%, 循环稳定性较好, 是一种性质优良的超级电容器电极材料。结果表明实验设计的废旧三元锂电池回收再利用方法切实可行, 为超级电容器PANI/MnO₂ 复合材料电极的制备提供了新的研究思路。     

高能球磨在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用进展

近年来, 随着便携式电子电气设备的发展, 人们对锂离子电池负极的储锂性能和循环稳定性等有了更高的 要求。石墨作为目前商业化程度最高的锂离子电池负极材料, 有着成本低、性能稳定、环境友好等优点, 但同时也存 在比容量低、石墨片层剥落削减使用寿命等缺点, 不足以满足新一代高能量新能源设备的要求。为解决这一问题, 研究学者们在对以石墨为主导的负极进行改性的同时, 也探索着硅基、锡基、过渡态金属化合物等大容量、高性能 材料在锂离子电池负极的应用。在高能球磨法的基础上, 综述其在锂离子电池负极储锂材料改性中的应用研究进 展, 提出高能球磨法在改性锂离子电池负极储锂材料领域的应用建议, 并对锂离子电池负极改性技术的发展趋势进 行展望。     

基于生命周期评价的退役三元锂电池循环利用系统能耗与碳足迹分析

随着新能源汽车产业的快速发展,动力电池进入大规模退役期,退役动力电池循环利用及其节能减排效应成为重要研究课题.采用生命周期评价方法分析了当前我国退役动力电池循环利用系统的能耗和碳足迹.研究结果表明,1 kWh容量的退役三元锂电池循环利用全生命周期能耗与碳足迹分别为-160.19 MJ和-12.11 kg CO2eq.再...     

供电动车使用的化学电源

电动车作为新型的交通工具,受到世界各国的普遍关注。化学电源技术是制约电动车商业化发展的瓶颈。在提出电动车对动力电池的不同要求后,着重分析了电动车用电池的技术现状及优缺点。对比指出各类电池的研制改进方向。重点是提高比能量、比功率、延长循环寿命,以提高电动车辆的动力性及经济性。     

溴化锂吸收式热泵及其在电站冷却水余热回收中的应用

利用热泵技术回收利用电站凝汽器冷却水余热资源是节能减排的一项重要措施.调查和研究了溴化锂吸收式热泵在电站冷却水余热回收中的应用、存在的主要问题和解决措施.研究表明:热泵回收的余热可用于加热供暖用的热网水、进除氧器的补水和凝汽器凝结水等;污垢和腐蚀是影响电站溴化锂热泵安全经济运行的主要问题;添加阻垢缓蚀剂、杀菌剂和清洗可防治污垢;合理选材、添加缓蚀剂和保持换热管清洁可防治腐蚀.     

锂离子电池三元正极材料[Li-Ni-Co-Mn-O]的研究进展

从制备性能、改性和安全性能3个方面,论述了锂离子电池三元正极材料[Li-Ni-Co-Mn-O]的研究现状,指出了其产业化所面临的问题,并给出了相应的对策.     

锂离子电池组的均衡控制与设计

基于现有的锂离子电池制造水平，单体电池存在一定差异，为了避免个别单体的过充、过放所导致的电池组失效，使其性能接近单体电池的平均水平。应对电池组中各单体之间实现均衡控制。描述了电池的均衡控制方法、电路设计和实现步骤，并对锂离子电池进行均衡充电试验。结果表明该方法能有效的弥补电池的不一致性。     

废旧干电池制备液态复合微肥的研究

由于废旧电池中的重金属对人类及其生存环境都存在着很多的威胁,所以废旧电池的回收与处理,就成了人们日益关注的重要问题之一.研究了利用废旧锌锰干电池生产液态复合微肥的方法.确定了最佳实验条件.并依据这些最佳条件,制得了含有多种微量元素的液态复合微肥.废电池经本工艺处理后,可达到减量化和资源化的要求,且无害化程度高,资源化利用效果显著.     

电动汽车用锂离子电池热特性试验研究

为研究锂离子电池的热特性,以3 200 m A·h、3.67 V圆柱形三元材料锂电池为研究对象,进行了不同温度、不同充/放电倍率的热特性试验和低温加热试验.试验结果表明:随着充/放电电流的增大以及环境温度的降低,电池温度快速升高,低温下加热可以提高锂离子电池的充/放电性能.     

Fractional order battery modelling methodologies for electric vehicle applications: Recent advances and perspectives

Science China Technological Sciences - Accurate modelling of lithium ion batteries is crucial for battery management in electric vehicles. Recent studies have revealed the fractional order nature...