废旧动力锂离子电池回收的研究进展

含有镍钴金属的废旧三元动力锂离子电池回收主要采用"放电→热解→破碎→分选→湿法冶金"工艺,得到高价值的镍钴产品。为了缩短三元材料制备路径,对湿法冶金得到镍钴锰溶液直接共沉制备三元材料前驱体。对于体积较大的废旧磷酸铁锂(LiFePO_4)动力锂离子电池,一方面,开发自动化的拆解分选工艺和设备是电池回收处理的难题;另一方面,将报废电池中的正极材料再生为电池级的LiFePO_4和碳酸锂(Li2CO3)电池材料是研究的焦点。     

从废旧磷酸铁锂电池中回收铝、铁和锂

针对废旧磷酸铁锂锂离子电池回收工艺中电极材料的分离提取问题,根据集流体、活性物质、粘结剂的物理化学性质差异,通过高温焙烧、碱溶解、酸浸出并结合搅拌筛分等分离手段,对磷酸铁锂正极材料中各成分进行分离提取,从废旧磷酸铁锂电池中回收铝、铁和锂。实验结果表明:对正极极片进行焙烧,碱溶解可预先分离约92%的铝,其次用H2SO4+H2O2体系通过控制pH值可分离95%以上的铁;余液在90℃以上用饱和热碳酸钠溶液沉积碳酸锂,一次沉积锂率可达80%以上。     

废旧磷酸铁锂电池中锂元素的回收技术

以硝酸为浸取剂,对废旧磷酸铁锂电池的正极材料回收处理,回收其中的锂元素制备碳酸锂。以废旧锂电池中的锂离子回收率为主要考察指标,通过单因素条件实验和正交实验考察了浸取反应中浸取温度、搅拌时间、硝酸浓度、固液比等因素的变化对锂离子回收率的影响。确定锂离子浸取反应的较佳工艺条件为:浸取温度55℃、硝酸浓度4.5mol/L、浸出时间2.5 h、固液比1∶8。较佳的工艺条件下,锂离子的回收率可达91.25%,所制备的碳酸锂纯度最高可达98.4%,实现了废旧磷酸铁锂电池中锂的有效回收。     

动力电池循环膨胀力研究

锂离子动力电池在使用过程中会发生电池鼓胀,既影响电池的寿命,也会由于其鼓胀超过模组框架允许极限而发生模组框架的破坏,进而引发安全事故,因此研究动力电池生命周期内膨胀力的变化规律对于提升电池性能及安全具有重要意义。总结了NCM622三元和磷酸铁锂体系动力电池使用寿命过程中机械力的变化规律,研究结果表明:(1)无论是三元体系还是磷酸铁锂体系动力电池,都会随着容量的衰减,膨胀力逐渐增加;(2)在单次充放电过程中三元电池由于正极材料晶胞体积变化很小,电池形变主要受负极材料影响,所以内部鼓胀力随着电压的增长而增加;磷酸铁锂电池由于正极材料在充放电过程中的变化影响,在充电和放电过程中电池膨胀力会分别出现波谷;(3)三元电池和磷酸铁锂电池的循环容量衰减和膨胀力增加均符合线性关系,循环过程中磷酸铁锂电池的容量衰减较三元电池慢,且磷酸铁锂电池膨胀力增长也小于三元电池。膨胀力的变化规律为防爆阀的泄爆压力和模组结构强度设计提供重要依据。研究表明释放循环过程中的膨胀力可以提升电池的使用寿命。     

有机溶剂分离废旧锂离子电池

针对废旧锂离子电池回收工艺中铝分离的问题,采用特定的有机溶剂溶解PVDF(聚偏氟乙烯)使铝箔和钴酸锂分离,然后浸出滤渣回收钴锂,铝箔经清洗后直接作为回收产品.。蒸馏有机溶剂脱除粘结剂实现循环使用。该工艺高效地分离了钴与铝从而简化了废旧锂离子电池正极材料的传统回收处理工艺流程。     

新型(LiFeO4+LiMn2O4)/(Li4Ti5O12+CNTS)锂离子电池的制备

用磷酸铁锂和锰酸锂复合材料作为锂离子电池的正极活性物质,与钛酸锂碳纳米管复合负极材料匹配制备了新型锂离子电池.锰酸锂提高了电池的放电电压和容量,碳纳米管提高了负极的电导率.电池循环性能良好,经100次循环后容量保持率为98.8％.     

三步法回收废旧锂离子电池中钴的研究进展

归纳总结"三步法"回收废旧锂离子电池工艺,对工艺中LiCoO2正极材料与铝箔的分离、正极材料中锂和钴的浸出、锂与钴的分离及应用等进行分析总结。     

磷酸铁锂化学特性分析及在化学电池中的应用

与其它化学电池相比,磷酸铁锂(LiFePO4)具有环保、安全、比容量高、高温特性好、循环性能优异等优点,成为近期最受人关注的锂离子电池正极材料。从研究磷酸铁锂的化学特性出发,深入分析了磷酸铁锂的循环寿命、倍率放电性能、放电平台、能量密度以及热稳定性能等因素,并与其他化学电池的基本特性进行了比较,从而论证了磷酸铁锂成为化学电池正极材料所具有的优势和所能应用的场合。     

磷酸铁锂动力电池预充工艺的研究

采用磷酸铁锂作为正极材料,考察了三种预充工艺对电池性能的影响,从中选出一种高效的磷酸铁锂电池的预充工艺,该工艺步骤是第一步0.05 C充电25 min,第二步0.15 C充电55 min。此工艺可以提高生产效率,同时提高锂离子电池的放电容量和循环性能。     

日本研究机构指出锂电池三元材料市场份额快速上升

正据日本锂电池知名研究机构IIT近期统计,目前钴酸锂的市场份额已明显下降,而三元材料的市场份额却呈现快速上升趋势,磷酸铁锂和锰酸锂的市场份额也有所扩大。上述材料常被用作新能源汽车用锂离子电池的正极材料。电池用三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,有业内人士预计,三元材料在正极材料中所占比例有望提升至45%,而目前占比仅为22.80%。     

不同锂离子正极材料掺杂对硫正极性能的影响

探讨了硫正极中掺入锂离子正极材料(磷酸铁锂LiFePO₄、三元材料NCM、富锂锰基材料LRMB)对锂硫电池性能的影响。研究发现，富锂锰基材料最有利于提高锂硫电池的电化学性能，并且其添加量为10%(质量分数)时，效果最好。通过一系列电化学性能测试发现，硫正极中掺杂锂离子正极材料能够调控活性硫的电化学行为，促进可溶性长链多硫化锂(Li₂S_x)向难溶性短链硫化锂(Li₂S)的转化，进而提高锂硫电池的电化学可逆性，降低电池的极化现象。这为提高锂硫电池的电化学性能提供了新的思路。     

用于锂离子电池的纳米级磷酸铁锂微粒

日本产业技术综合研究所和日本学术振兴会合成了纳米级磷酸铁锂微粒,可用作混合动力汽车锂离子电池的正极材料,并提高锂离子电池的性能。此次合成的磷酸铁锂微粒直径为20～40nm,呈橄榄石构造,外部被导电性能优异的石墨所覆盖。     

LiFePO4锂离子电池关键材料的湿法回收

废旧磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池经破碎分选后制得黑粉，对黑粉采取湿法回收及再生，其中，锂、铁、磷的浸出率(回收率)可达97%以上。对浸出液采取化学沉淀法除铜、铝，铁粉置换法除铜，可将铜质量分数降至0.000 1%以下，采用硫酸铵化学沉淀，可将铝质量分数降至0.000 6%,达成深度除杂效果。除杂后的精制溶液可合成电池级无水磷酸铁及碳酸锂，并通过高温固相法制备LiFePO₄正极材料。制备的扣式电池以0.1 C在2.00～3.75 V循环，充放电比容量分别为162.96 mAh/g、159.31 mAh/g,首次循环的库仑效率为97.76%。     

废旧磷酸铁锂电池正极材料回收技术进展

为了实现碳达峰、碳中和目标,建立清洁低碳的能源体系,人们对清洁储能材料的需求量日渐增大.锂离子电池相较其它储能器件具有输出电压高、使用寿命长等诸多优势,已广泛应用到各个领域.其中磷酸铁锂电池安全性较高,占据了较大的市场份额.然而,随着时间的推移,大规模磷酸铁锂电池退役的时间即将到来,如何处置和利用这些废旧电池,已成为当前行业亟需解决的问题之一.本文对目前的废旧磷酸铁锂电池正极材料回收技术进行总结,对固相法、液相法、固-液结合法、机械力活化法、电化学法、微生物分解法等回收工艺流程以及效果进行说明,比较其优缺点并对回收技术的发展方向进行展望.     

湿法回收锂离子电池三元正极材料的进展

综述湿法回收废旧锂离子电池三元正极材料的方法。回收过程为:预处理、正极材料的浸出和各元素的分离回收。预处理过程将活性物质与铝箔等其他正极物质分离,方法有碱浸、有机溶剂溶解和热解等。浸出过程将固体废料转化成易回收的离子溶液,方法有无机酸浸、有机酸浸和生物浸出等。分离回收过程将锂、钴、锰、镍分离并分步回收,方法有化学沉淀法、溶剂萃取法、电沉积法、盐析法和离子交换法等。介绍利用废旧三元正极材料重新合成电池材料的进展。     

(LiFePO_4+LiMn_2O_4)/Li_4Ti_5O_(12)电池的制备与安全性能

用磷酸铁锂和锰酸锂复合材料作为锂离子电池的正极活性物质,与钛酸锂负极材料匹配制备了钛酸锂电池。制备的电池有较宽的充放电平台,锰酸锂提高了电池的充放电电压,所制备的钛酸锂电池具有良好的循环性能、倍率放电性能和安全性能。     

回收磷酸铁锂正极材料的性能

使用XRD、电感耦合等离子发射光谱(ICP-AES)和扣式电池充放电等方法,对从废旧磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池中回收并修复的LiFePO4粉末的结构、成分和充放电性能进行分析.用回收的LiFePO4材料制备方形硬壳LP2770134全电池并进行测试.以0.1 C在2.0～4.2 V循环,回收的LiFePO4材料比容量相较于新鲜材料降低约15 mAh/g;回收的LiFePO4中存在的铝、铜等杂质,会导致电池自放电严重;回收LiFePO4材料制备的全电池,循环性能良好,以1 C在2.00～3.65 V循环4574次,容量保持率为80.24％.     

采用Li_4Ti_5O_(12)负极材料的高功率低电压锂离子蓄电池

混合动力车需要一种可高倍率放电、长寿命和安全的化学电源,但是现行的锂离子蓄电池的安全性和循环寿命尚不能完全满足要求.研制一种采用钛酸锂负极的低电压锂离子蓄电池体系,正极材料采用三元材料或磷酸铁锂.该类低电压锂离子蓄电池具有2.4 V或1.8 V的电压,比能量50～70 Wh/kg,可以在30 C倍率放电.而且这种采用钛酸锂负极的低电压锂离子蓄电池显示了良好的循环稳定性和安全性.因此,这种高功率低电压锂离子蓄电池适合于混合动力车等动力应用.     

不同类型锂离子电池在UPS工况下的适应性分析

本文考察了磷酸铁锂、三元(NiCoMn)、锰酸锂三种正极体系的锂离子电池在模拟UPS使用工况下的容量变化情况。磷酸铁锂样品在经历了28个模拟UPS循环周期后,其容量保持率为95%左右;三元锂样品在前5个周期循环后,容量保持率下降至89%,28个模拟UPS循环周期后的容量保持率为84.6%;而锰酸锂样品在2个循环周期后直接报废。结论,在UPS工况下,磷酸铁锂电池适应性最佳,三元锂电池也可应用,但其容量会随着循环次数的增加而下降,锰酸锂电池的适应性最差。     

二次电池发展前瞻--第56届国际电化学学会年会回顾

介绍了2005年9月25～30日在韩国釜山召开的国际电化学学会第56届年会中有关二次电池的学术发展情况.着重指出了锂离子电池正、负极材料及电解质材料的研究发展趋势.改性尖晶石锰酸锂、锂镍锰钴氧三元复合氧化物、磷酸铁锂是目前正极材料的研究重点;锡、硅、锰等合金或与石墨的复合材料是未来很有前景的负极材料;凝胶聚合物电解质和聚合物固体电解质依然是锂离子电池电解质的研究重点.