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.     

废旧三元动力电池正极材料中有用元素提取技术进展

随着新能源汽车产业的发展，汽车动力电池产量快速增长，动力电池报废量也逐年增加。为实现废旧动力电池中有价元素的循环利用，降低废弃物对环境的污染，缓解锂、钴资源供需不平衡矛盾，废旧动力电池资源化迫在眉睫。三元正极材料是废旧动力电池中最具有回收价值的成分，综述了废旧三元动力电池正极材料的湿法提取技术、火法—湿法联合提取技术以及其他提取技术的进展，分析比较了各种技术的优势与不足，并对废旧三元动力电池正极材料中有价元素提取技术未来的发展方向进行展望。     

单晶高镍三元正极材料研究进展

高镍系三元正极材料(Ni≥60%)因高能量密度、低毒性、低污染性和低廉的价格成为当前锂离子电池体系中最具发展潜力的电池材料之一。目前，商用的高镍系三元正极材料多为团聚型的多晶材料，团聚型的多晶材料在充放电过程中由于体积膨胀会出现微裂纹，导致电极材料与电解液反应加剧，进而引起结构坍塌，研究表明，微裂纹的产生是高镍三元正极材料(Ni≥60%)在使用过程中容量衰退的主要原因。而单晶高镍三元正极材料由于无内部晶界可彻底解决微裂纹产生的问题，备受国内外广大专家、学者的关注。此外，其较高的压实密度、良好的热稳定性、长循环寿命也让其具有进一步替代多晶材料的潜力。本文结合单晶高镍正极材料行业现状，对其采用不同的制备方法进行归纳，为企业的前沿布局提供了借鉴和参考。     

废旧磷酸铁锂电池正极材料回收利用技术研究进展

综合考虑能源危机、环境问题、锂资源对锂电池行业发展的约束性，废旧锂电池回收是一项十分必要且有意义的工作。本文综述了废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收利用方法，包括化学沉淀法、选择性浸出法、机械化学法、电化学提锂法等有价元素提取技术，以及固相修复再生、水热修复再生、电化学修复再生等修复再生技术，并指出不同回收利用方法的优势与不足；针对现阶段废旧磷酸铁锂电池正极材料回收利用存在的问题提出展望，为后续开展废旧磷酸铁锂电池回收利用的相关研究及工业应用提供参考。     

废旧磷酸铁锂电池正极材料回收利用技术的研究进展

随着新能源汽车的迅猛发展,磷酸铁锂动力电池退役后将产生大量的废旧电池,若不及时处理将会污染环境和浪费金属资源。介绍了近几年来废旧磷酸铁锂电池正极材料回收利用技术进展,包括湿法回收有价金属、废旧磷酸铁锂修复再生和分解再合成磷酸铁锂等,并指出不同回收方法的优势与不足。最后展望了未来废旧磷酸铁锂电池回收技术的发展方向。     

焙烧水浸法从废旧三元正极材料中选择性提锂

针对废旧三元正极材料回收过程中工艺流程长、酸碱消耗高、锂直收率低、回收成本较高等问题,提出了助剂焙烧常温水浸联合新工艺,选择性提取废旧三元正极粉料中的锂,实现锂与其他金属(镍、钴、锰)的高效分离。新工艺以试剂A(无机酸)、试剂B(无机酸盐)为助剂,通过低温煅烧转化与常温水浸技术,提高废旧三元正极材料中锂的直收率,研究了煅烧温度、助剂与正极材料质量比、浸出液固比等条件对金属浸出率的影响。结果表明,在煅烧温度600℃、助剂A添加量为正极材料质量的50%、助剂B添加量为正极材料质量的5%、煅烧时间2h、水浸液固比3mL/g的条件下,Li浸出率达95%以上,浸出液中Li+浓度21g/L以上,其他金属(Ni、Co、Mn)含量均小于1mg/L。     

富镍层状正极微裂纹产生机制及其应对策略

富镍层状正极由于高的放电比容量和能量密度是目前最有前景的锂离子电池正极材料之一,基本满足消费者对电动车续航里程的要求。然而随着镍比例的增加,微裂纹的产生与扩展引发电解液浸入,加速了材料结构退化和界面反应,成为富镍层状正极材料粉化和寿命快速衰减的关键原因。本文总结并探讨了微裂纹的产生机制,并对近期报道的有关抑制微裂纹的应对策略进行了综述。H2-H3相变引起的晶格参数的各向异性变化和不均匀的锂脱嵌产生的晶格结构缺陷是微裂纹形成的根本原因。微裂纹有晶间裂纹和晶内裂纹两种形式。裂纹一旦形成并扩展到表面,电解液会浸入颗粒内部并与新鲜界面发生反应,导致过渡金属溶解和结构退化。形成裂纹-反应-裂纹的恶性循环。通过抑制体积的各向异性应变程度、缓解内部应力集中和提高颗粒的机械强度等策略能够有效抑制微裂纹的产生和扩展。     

锂离子电池三元正极材料现状及发展趋势

作为新能源汽车的关键材料,锂离子电池三元正极材料性能优势明显,但2019年受到财政补贴大幅退坡的影响,整个市场呈现低迷状态,三元正极材料厂家将以提升产品竞争力为目标,助力以后将以市场为导向的新能源汽车产业。     

高纯硫酸锰中的杂质特性及净化工艺研究

高纯硫酸锰是三元电池正极材料中的合成材料之一,目前由于石油等传统资源的枯竭以及对环境造成的影响,新能源技术成为可持续发展的新关键,三元电池材料是新能源电动汽车使用的主要电池材料,从而也推动高纯硫酸锰产业的快速发展;但相对于三元材料的其余两种原料高纯硫酸钴、高纯硫酸镍来说,高纯硫酸锰中的杂质分离更为困难,因此生产相对复杂。本文简要介绍某公司高纯硫酸锰净化工艺及其过程中产生的杂质的特性,并开展了溶液除杂简要试验。     

三元锂电池将成为后起之秀

在新能源市场兴起和政策的双重驱动下,锂电池产业得到了极大发展。在锂电池领域中,在能量密度、低温特性、功率特性以及高温储存性等方面都全面优于其他材料的三元材料,又大有成为锂电池正极材料的新宠之势,成为该领域的后起之秀。     

废旧三元正极材料酒石酸与葡萄糖耦合浸出再生研究

废旧锂离子电池回收及资源化利用具有资源和环境双重效益.采用酒石酸和葡萄糖浸出与碳酸钠沉淀再生耦合体系,实现废旧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2三元正极材料回收与再生利用.基于单因素实验设计,考察了葡萄糖浓度、酒石酸浓度、搅拌速率、浸出时间和浸出温度对各金属元素浸出率的影响.结果 表明,在葡萄糖浓度1.25 mol...     

废旧三元锂电池正极材料的回收与再利用

以废旧三元锂电池正极材料为研究对象,采用碳热还原—水浸—高温固相焙烧流程实现选择性回收Li和Ni、Co、Mn再利用的闭环回收工艺。在焙烧温度650 ℃、焙烧时间2 h、碳添加量10%、浸出时间1 h、固液比30 g/L的最佳条件下,Li浸出率为91.04%,浸出液循环浸出三次,可将浸出液Li浓度从1.01 g/L提高至2.68 g/L。浸出液蒸发结晶制备Li2CO3,主要成分为Ni、Co、MnO的浸出渣在空气氛围下焙烧制备三元前驱体,再将Li2CO3和三元前驱体混合研磨进行焙烧,获得再生三元材料。     

非对称电容型动力电池正负极材料中回收金属

采取分段浸出对废弃非对称电容型动力电池进行循环回收再生处理,研究了分段浸出温度、分段反应时间、硫酸浓度、氧化剂用量和添加顺序等对浸出率的影响,并提出废旧电池循环利用流程:废旧电池材料—硫酸浸出—沉淀稀土—除钙、镁等杂质—调节浓度—沉淀制三元正极材料前驱体—制备三元正极材料—组装电池。在最佳浸出条件下,Ni、Co浸出率达到95%以上,稀土金属浸出率分别达99%。     

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...     

掺杂-包覆改性单晶LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2的制备技术及性能研究

高镍三元正极材料以其能量密度高的特性成为目前动力型锂离子电池主流正极材料之一,但目前高镍三元材料存在循环稳定性较差、大倍率充放电性能较差等问题,限制了其规模化应用。三元材料的单晶化可以有效降低循环过程中的颗粒间微裂纹产生,结合表面包覆可有效提高高镍三元正极材料的循环稳定性。同时,高价阳离子掺杂可有效提高锂离子传输速率,提高高镍三元材料的倍率充放电性能。本文采用高温固相法制备W⁶⁺、Zr⁴⁺共掺杂和H₃BO₃、Al₂O₃双包覆的高镍单晶LiNi_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂材料,并探究其电化学性能的变化。在3.0～4.3 V电压范围内,与未掺杂材料相比,W-Zr共掺杂的LiNi_0.83Co_0.12Mn_0.05O₂在不同放电倍率下具有更好的电化学性能;采用H₃...     

“十四五”中国锂动力电池产业关键资源供需分析

随着我国新能源汽车产业的不断发展壮大,对矿产资源的需求快速增长,同时对未来关键资源的供需形势产生深刻影响。以国家相关产业规划为主要依据,对我国"十四五"新能源汽车产量及锂动力电池装机量进行了预测,在识别产业关键材料的基础上测算了锂、钴、镍等矿产资源的需求量,重点分析了动力电池回收再利用对产业关键资源需求的保障程度。结果显示,"十四五"期间,锂、钴、镍需求量分别为12.9万t、70.8万t和15.1万t;通过废旧锂动力电池回收及资源再生可分别产生3.1万t锂、12.0万t镍和4.8万t钴,占同期国内锂动力电池产业资源需求量的比例分别为24.0%、16.8%和31.2%。     

废旧锂离子电池正极材料中有价金属离子分离回收技术的研究现状

锂离子电池由于具有能量密度高的优点而被广泛应用于通讯、新能源、电动汽车等领域,但随着使用时间的增加,电池容量衰减,影响锂离子电池的使用寿命。因此,回收再利用锂离子电池以实现可持续能源存储已迫在眉睫。本文综述了回收废旧锂离子电池多元体系正极材料和磷酸铁锂正极材料分离提纯有价金属离子的技术方法,并从经济性、环保性、效率性、操作复杂性等方面对所用试剂进行比较,对比各方法的优点和不足。此外,对现阶段最新技术进行总结,并展望了废旧锂离子电池回收技术的未来发展走向。     

废旧特斯拉电池LiNi0.815Co0.15Al0.035O2正极物料选择性焙烧转型提锂

在“碳达峰碳中和”战略目标下,新能源产业受到国家政策的大力扶持,我国锂电新能源产业迅猛发展,作为新能源汽车核心部件的锂离子电池的产量及报废量持续增加。废旧三元锂电池含大量的有价金属和危险废物,对其综合回收利用兼具经济和环境效益。传统火法工艺存在能耗高、锂损失率大、污染重等缺点,而常规湿法工艺亦存在流程长、净化工序复杂、锂综合回收率低、废水量大等问题。现阶段研究多以LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂（NCM) 三元正极材料为研究对象,而针对新型含铝特斯拉电池物料的回收鲜有报道,因此以典型的特斯拉三元正极材料LiNi_0.815Co_0.15Al_0.035O₂（NCA) 为原料,以碳和氢气为还原剂,采用“还原焙烧转型-选择性提锂”工艺对废旧锂电池中的锂进行选择性提取回收,并从还原焙烧及浸出方式、能耗和环保等方面进行对比。结果表明:采用碳还原焙烧选择性提锂工艺,在碳含量为15.0%、温度为700 ℃、焙烧时间为90 min的条件下,Li、Ni、Co、Al的提取率分别为97.84%、0.45%、0.36%、0.75%;采用氢还原焙烧选择性提锂工艺处理NCA物料,转型温度较低,在相同焙烧时间下,在焙烧温度500 ℃、氢气流速300 mL/min的条件下,Li提取率为95.97%,Al的提取率为8.65%,Ni、Co提取率均小于0.5%,同时产物中无CO、CO₂等污染气体产生。因此,氢还原焙烧具有较大的工业应用潜力。      

浅谈镍钴锰三元前驱体合成工艺

随着车载锂离子动力电池对于能量密度要求的不断提高,镍钴锰三元正极材料不断向高镍含量、高电压、高压实密度和高安全性的方向发展。镍钴锰三元前驱体对三元正极材料的生产至关重要,三元前驱体的品质直接决定了三元正极材料的性能发挥。高性能镍钴锰三元前驱体是生产锂离子动力电池用三元正极材料的基础,制备高性能镍钴锰三元前驱体,合成工艺是关键。浅析了传统合成工艺与新型多釜连续合成工艺的优劣,并对合成的镍钴锰三元前驱体产品性能指标进行了对比。     

锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展

介绍了锂离子电池正极材料钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钒的氧化物以及导电高聚合物正极材料的发展现状和研究进展.LiCoO2在今后正极材料发展中仍然有发展潜力,通过微掺杂和包覆都可使钴酸锂的综合性能得到提高,循环性能大大改善.环保、高能的三元材料和磷酸铁锂为代表的新型正极材料必将成为下一代动力电池材料的首选.