退役动力三元锂电池的回收现状研究

随着三元锂离子电池市场份额的快速增长,退役三元锂离子电池出现了爆发式增长,因此,回收三元锂离子电池电极材料成了电池行业新的关注热点。三元锂离子电池中的钴(Co)、锂(Li)、镍(Ni)和锰(Mn)都是较高价值的金属,因此,对退役后的三元锂电池进行回收再利用,不仅可以产生一定的经济效益,而且对于生态环境的保护都会有着巨大的效益。     

LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的制备及其性能研究

采用二次高温煅烧法制备了三元复合正极材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2,用SEM、XRD和蓝电测试仪等对其结构和物理化学性能进行表征和测定。结果表明,材料具有较好的层状结构,在2.75~4.25V下0.2C放电容量达到151mAh/g,经50次充放电循环后,放电容量仍为初始放电容量的93%,放电容量保持率较高,是一种电化学性能优良的三元正极复合材料。     

锂离子电池材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2的制备与性能研究

以Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_2与碳酸锂为原料,采用高温固相法制备得锂离子电池正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2。用X射线衍射、扫描电镜以及充放电测试对样品进行表征,研究了烧结温度对材料电化学性能的影响。结果表明,当烧结温度为880℃时,合成的LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2材料物相单一无杂项,具有标准的的ɑ-Na FeO_2晶型。SEM测试表明,产物为球形且球形度较好,颗粒粒度均一,平均粒度均在10μm。880℃烧结的材料在3.0~4.3 V、0.1 C的倍率下放电比容量可达188 m A·h/g,在1.0 C的倍率下循环10次后电池容量保持率为95.46%,表现出较好的电化学性能。     

表面活性剂辅助合成正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的性能

在表面活性剂、超声振动和机械搅拌的协同作用下,采用共沉淀法制备镍钴锰复合氢氧化物前驱体(Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2),最后将制备得到的纳米片前驱体与碳酸锂(Li_2CO_3)采用高温固相法烧结合成三元层状正极材料(LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2)。对于实验制得的前驱体和正极材料使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)以及电池测试仪对前驱体和正极材料进行表征和电化学性能的检测,以探究表面活性剂对正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2和其前驱体的影响。实验结果表明:使用两种表面活性剂油胺(OA)和聚乙烯吡咯烷酮-K30(PVP-K30)所制备出的前驱体为近正六边形的纳米片,纳米片尺寸为400 nm左右。所制备出的正极材料在室温下,2.8~4.5 V,1C充放电条件下,其初始放电容量分别达到151.699和157.093 mAh·g~(-1),经过50次循环后容量保持率分别达到88.22%和99.04%。这样也表明所制备出的正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2具有良好的电化学性能。     

电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定三元前驱体中的硫含量

镍钴锰三元素复合氢氧化物(化学式Ni_xCo_yMn_(1-x-y)(OH)_2,俗称三元前驱体)是锂电池正极材料的重要原料之一。三元前驱体中硫含量的高低会对锂电池性能产生影响,因此硫含量是三元前驱体中的重要技术指标。通常硫含量的检测方法有离子色谱法测定硫酸根、比浊法测定硫酸根、碳硫仪测定硫含量、ICP-OES法测定硫含量等方法。本文主要研究探讨电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES法)测定三元前驱体中硫含量的过程中,镍、钴、锰对硫含量的干扰,筛选合适的谱线,确定优化的方法。方法无需进行基体匹配等繁琐操作步骤就能得到准确、稳定的测量结果,同时提高工作效率。经过优化后ICP-OES法的工作条件参数,采用谱线182.562,可以不用考虑镍、钴、锰三元素的干扰,加标回收率在94%～96%,而且测试结果与碳硫仪测试结果基本接近。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2的制备与性能研究

以自制Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2前驱体和Li_2CO_3为原料,在空气气氛下采用固相烧结工艺制备了LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2锂离子电池正极材料。通过SEM和XRD等手段对材料烧结前后形貌与结构进行表征,并测试了烧结后锂离子电池正极材料的电化学性能。结果表明,Ni0.4Co0.2Mn0.4(OH)2前驱体具有良好的片状嵌入结构,且烧结制备的LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料混排因子c/a=4.967 3,阳离子混排因子I(003)/I(104)=1.25、I(006+102)/I(101)=0.333、I(018)/I(110)=0.87,表明LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2具有良好的层状结构。在2.5~4.6V、0.2C和0.5C下,LiNi_(0.4)Co_(0.2)Mn_(0.4)O_2正极材料的首次放电比容量分别为166和154mAh/g,循环80次后容量分别保持为111和100mAh/g,具有良好的电化学性能。     

Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)氧离子导体陶瓷片的制备

以草酸铈钆为初始原料,950℃煅烧处理后得到较大粒径的Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)粉体,经等静压成型,烧结,切片工艺制备规格100×100 mm的Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)氧离子导体陶瓷片,并分析试样的断口微观组织。测试结果显示,样品存在气孔,且晶粒之间接触紧密,相对密度92%以上,晶粒尺寸约为2.5μm～5μm,样品的断裂方式以穿晶断裂为主。通过阻抗分析仪测定了三个厚度(0.7 mm、0.9 mm、1.1 mm)的Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)陶瓷片的电导率。结果表明,随着温度的升高,Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)陶瓷片电导率逐渐增加,而厚度对陶瓷片电导率影响不大。     

σ_(0.2)电测法介绍(电阻应变片法)

在拉伸试验中,有些钢材,如高碳的和一些调质的合金钢,没有明显的屈服现象。因此规定产生0.2%塑性变形的应力作为屈服强度(条件屈服极限),以σ_(0.2)表示。目前,测σ_(0.2)有多种方法。电测法就是通过传感器(凡是能把非电量转换为电量的器件)把应变这一非电量转换为电量,再通过电器仪表进行测量的一种测试方法。常见的传     

容量型锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2的合成

采用共沉淀法合成Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_2前驱体,将前驱体和LiOH混合均匀后经高温煅烧合成了锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2,并对其进行电化学性能检测。试验表明,制备的电池在电压2.8～4.3V(vs.Li/Li+)区间内,0.1C倍率下的首次库伦效率为88.4%;在1C倍率下循环100次后,放电比容量为157.7mAh/g,容量保持率为96.6%。     

吸放氢对La_(0.8)Ce_(0.2)Fe_(11.44)Si_(1.56)合金磁热性能的影响

通过吸氢、放氢调节La0.8Ce0.2Fe11.44Si1.56Hy合金的居里温度,利用X射线衍射物相分析(XRD)和振动样品磁强计(VSM)测量了合金的相结构和磁性曲线。结果表明:La0.8Ce0.2Fe11.44Si1.56合金吸氢后磁性能稳定,同时由于巡游电子变磁(IEM)转变减弱导致磁滞显著减小,但可以保持较大等温磁熵变。在0~1.5 T外加磁场下La0.8Ce0.2Fe11.44Si1.56Hy合金的最大等温磁熵变可以达到11.3 J·(kg·K)-1,大约是金属Gd的4倍。一定温度下、不同保温时间的放氢工艺可对氢含量进行微调,使La0.8Ce0.2Fe11.44Si1.56Hy合金的居里温度在283~316 K之间可调,而且不会影响合金等温磁熵变的大小,因此通过吸、放氢可以有效的在室温附近调节La0.8Ce0.2Fe11.44Si1.56Hy的居里温度。     

废旧三元锂电池正极材料资源化再生的研究进展

近些年来,随着全球新能源汽车和智能电子产品市场的逐渐扩大,锂离子电池数量急剧增加,从保护生态环境和节约资源的角度来看,开展废旧锂电池的回收再生研究具有极大的社会和经济价值.以三元锂电池为例,介绍了三元锂电池正极失效原因以及传统火法冶金和湿法冶金浸出工艺的回收条件、应用现状和优缺点,综述了废旧三元锂电池湿法冶金浸出后再生和直接再生的研究进展.基于此,特别论述了再生后的三元锂电池正极材料通过离子掺杂和表面包覆改性升级的创新策略.最后,展望了废旧三元锂电池回收再生工艺的发展前景,以期对废旧锂电池回收体系的完善提供一定的参考和建议,形成经济效益好、绿色环保的锂电池生产—回收闭路循环回收体系.     

退火处理对粉末冶金CrFeCoNiTi_(0.2)高熵合金组织和性能的影响

用粉末冶金法制备CrFeCoNiTi_(0.2)高熵合金,分别在450,650和850℃下对合金进行退火处理,通过X射线衍射分析,扫描电镜观察和能谱分析以及动电位极化曲线和显微维氏硬度测试等,研究退火处理对粉末冶金CrFeCoNiTi0.2高熵合金组织和性能的影响。结果表明:烧结态CrFeCoNiTi_(0.2)高熵合金以FCC为主相,Laves相为副相,退火处理后,FCC相的结晶度提高,并伴随有新相(HCP相、R相和σ相)出现。退火后合金的自腐蚀电位Ecorr增大,硬度提高,并且退火温度越高,耐腐蚀性能越好,硬度越高。在850℃下退火后,合金的维氏硬度(HV)由184.0增加到356.6。     

抗拉强度σ_b与屈服强度σ_(0.2)关系的研究

从变形规律出发,建立σ_b 和σ_(0.2)的数学模型,得出σ_(0.2)和σ_b 的关系。使用微处理机进行计算,找出σ_(0.2)和σ_b 的一般趋势。将计算结果与试验结果进行比较,说明本文建立的数学关系是有效的。     

从电容型镍氢动力电池正负极材料浸出净化液中直接制备三元正极前驱体

以退役电容型镍氢动力电池硫酸浸出液为原料,经过除杂,净化液通过调整镍、钴、锰离子浓度后,直接加入氨水和碳酸钠共沉淀合成三元前驱体。前驱体为层状球形结构且粒度均匀呈正态分布,利用共沉淀法制备成三元正极材料后组装成软包电池,在0.2C、0.5C和1C放电倍率下,比放电容量达到160mAh/g以上。     

退役三元材料资源化利用研究新进展

新能源车的发展是"双碳"达成的重要举措,三元锂离子电池作为新能源车重要动力源,其产销量逐年增加.随之退役三元锂离子电池产也会爆发式产生,退役三元锂离子电池回收利用具有资源、环境、经济等多重效益.为此,本文介绍近几年来退役三元锂离子电池资源化利用的研究进展,包括退役三元电池预处理和退役三元材料回收利用技术,其中,退役三元...     

Y(Mn_(1-x)Fe_x)_(12)的磁结构

用磁测量和中子衍射研究了三元系 Y(Mn_1-xFex)__(12)的磁学性能。金属间化合物在整个 X=0.0至0.67成份范围内以 ThMn_(12)-型结构结晶。中子衍射研究证明它是反铁磁性的、非共线结构。磁化率测量表明最高 Neel 温度发生在 X=0.4至0.5成份范围内。出现反铁磁性行为区认为在 X=0.0至0.2之间,约在 X=0.6时出现铁磁性分量。     

反应条件对小粒径Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_(2)产品性能的影响北大核心

本文通过共沉淀实验,研究了反应条件中镍钴锰硫酸盐溶液浓度、温度、PH和反应时间对小粒径Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_(2)产品振实密度、比表面积、硫质量分数的影响。结果表明:过高或者过低的镍钴锰硫酸盐溶液浓度、温度、PH反应条件都不利于产品质量控制,当PH为12.00~12.20、浓度为2.5 mol/L、温度为35~40℃、反应时间为30 h时,可以合成较高性能的小粒径Ni_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)(OH)_(2)产品。     

溶胶凝胶法制备Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sr_xO_(2-δ)电解质材料及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了固体氧化物燃料电池(SOFCs)电解质材料Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sr_xO_(2-δ)(x=0.00、0.02、0.04、0.06、0.08),并通过红外光谱、热重-差示扫描量热分析、X射线衍射、扫描电镜、交流阻抗等对试样进行分析表征。结果表明,采用溶胶-凝胶法经700℃煅烧所得粉体呈现单相立方萤石结构,平均晶粒尺寸在8 nm~19 nm之间;溶胶-凝胶法制备的Ce_(0.8)Y_(0.2-x)Sr_xO_(2-δ)具有较高的烧结活性,经1400℃烧结2 h后材料的相对密度均大于98%。电化学性能研究显示,Y、Sr双掺杂能提高CeO_2基电解质的电性能,其中Ce_(0.8)Y_(0.16)Sr_(0.04)O_(1.88)在中温条件下具有良好的离子导电率、适中的电导活化能。Ce_(0.8)Y_(0.16)Sr_(0.04)O_(1.8)在800℃时的离子电导率为0.039 S/cm,电导活化能为0.86 eV。     

Nd_(21)Pr_7Gd_4Fe_(66.02)Cu_(0.2)Al_(0.7)B_(1.08)磁体添加纳米粉MgO研究

研究了添加纳米粉Mg O对Nd21Pr7Gd4Fe66.02Cu0.2Al0.7B1.08磁体的影响。通过扫描电镜能谱研究分析可知,纳米粉Mg O主要分布于磁体的晶界相当中。通过XRD分析可知:添加w(Mg O)=0.2%的纳米粉Mg O,磁体主晶粒(006)晶向晶粒发育良好,晶粒取向度较好;添加w(Mg O)=0.2%的纳米粉Mg O,磁体Nd21Pr7Gd4Fe66.02Cu0.2Al0.7B1.08有最高的剩磁(1.204 T);添加w(Mg O)=0.4%纳米粉Mg O,磁体Nd21Pr7Gd4Fe66.02Cu0.2Al0.7B1.08有最高的矫顽力(11.70 k A/m);添加Mg O的磁体比未添加Mg O的磁体耐腐蚀性要好。     

Chemical stability and electrical property of Ba_(1.03)Ce_(0.6)Zr_(0.2)Yb_(0.2)O_(3-α) ceramic

Ba1.03Ce0.6Zr0.2Yb0.2O3-α ceramic was prepared by solid state reaction. Phase composition, surface and cross-section morphologies of the material were characterized by using X-ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), respectively. Its chemical stability against carbon dioxide and water steam at high temperature was tested. Ionic conduction of the material was investigated by ac im-pedance spectroscopy and gas concentration cell methods under different gas atmospheres in the temperature range of 500-900 ℃. Using the ceramic as solid electrolyte and porous platinum as electrodes, the hydrogen-air fuel cell was constructed, and the cell performance at the tem-perature from 500 to 900 oC was examined. The results indicated that Ba1.03Ce0.6Zr0.2Yb0.2O3-α was a single-phase perovskite-type ortho-rhombic system, with high density and good chemical stability under carbon dioxide and water steam atmospheres at high temperature. In wet hydrogen, the material was a pure protonic conductor with the protonic transport number of 1 from 500 to 700 ℃, a mixed conductor of pro-ton and electron with the protonic transport numbers of 0.945-0.916 from 800 to 900 ℃. In wet air, the material was a mixed conductor of proton, oxide ion and electronic hole. The protonic transport numbers were 0.013-0.003, and the oxide ionic transport numbers were 0.346-0.265. Under hydrogen-air fuel cell conditions, the material was a mixed conductor of proton, oxide ion and electron, the ionic trans-port numbers were 0.945-0.848. The fuel cell could work stably, and at 900 ℃, the maximum power output density was 36.5 mW/cm2.