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。     

废旧锂离子电池负极石墨闭环回收的基础研究

提出一种闭环回收废旧锂离子电池负极石墨的方法。采用磷酸三乙酯(TEP)分离负极活性物质石墨与铜箔,结果表明,固液比为1∶25 g/mL,温度为50℃,反应时间为40 min时的分离效率高达98.28%。将分离的石墨经500℃煅烧2 h可制备出成分纯、结构特征明显的氧化石墨烯,将氧化石墨烯包覆于再生磷酸铁锂电池正极材料中发现其电化学性能显著提高。以此实现废旧锂离子电池负极石墨的资源化利用。     

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。     

磷酸铁锂电极变速匀浆工艺研究

设计了一种磷酸铁锂正极浆料变速匀浆工艺方法,并对磷酸铁锂正极浆料进行了匀浆试验。分析了变速匀浆工艺对浆料微观形貌、粘度、固含量和电性能的影响。研究结果表明:经过变速匀浆工艺方法生产的磷酸铁锂正极浆料,各项性能均有显著提高,成品电芯性能明显改善。     

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。     

磷酸铁锂锂离子电池容量衰减机理分析

分析容量衰减机理，对优化电池体系十分重要。研究23 Ah方形铝壳磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池高温(55℃)循环容量衰减的机理。通过SEM、X射线能量色散谱(EDS)、XRD、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)及傅立叶变换红外光谱(FTIR),分析材料的表面形貌、晶体结构及界面组分。利用电化学微分电压曲线(DVA)及扣式半电池测试，对高温循环后的电池容量衰减机理进行量化分析。失效电池的电极活性材料，整体结构没有被破坏，正极活性物质颗粒表面出现裂纹，负极固体电解质相界面(SEI)膜增厚，有机锂化合物占比增大。DVA结果表明，可循环锂损失(LLI)和活性物质结构损失(LAM)分别占全电池容量衰减的74.82%和25.18%。扣式半电池测试结果表明，负极SEI膜和死锂、正极电解质相界面(CEI)膜、正极结构损失分别占全电池容量衰减的77.13%、1.83%和21.04%。     

存储条件对磷酸铁锂锂离子电池性能的影响

从温度和荷电状态因素出发,研究了磷酸铁锂(LiFePO_4)正极锂离子电池存储后内阻、开路电压和容量的变化。高温45℃和满电态存储都会加速电池内阻的增大,但高温45℃的影响更大;电池在进行满电态或空电态存储时,开路电压变化受温度、存储时间和内阻等因素的影响较大;高温45℃会加速满电态电池在存储初期的不可逆容量损失。电池存储时,应避免高温和满电态两种条件的同时存在。     

磷酸铁锂与镍钴锰酸锂复合材料的电化学性能

对磷酸铁锂与镍钴锰酸锂复合正极材料的合成和电化学性能进行了研究。将磷酸铁锂与镍钴锰酸锂按照一定的质量比混合后得到复合正极材料。该复合材料结合了磷酸铁锂和镍钴锰酸锂的优点,表现出了优异的电化学性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试和交流阻抗等表征方法对复合正极材料进行了表征和分析。结果表明,磷酸铁锂与镍钴锰酸锂的质量百分比为30∶70时,该复合正极材料具有更优异的电化学性能。     

以废旧锂离子电池为钴源制备LiCoO_2

采用热震法将锂离子电池正极活性物质与铝箔分离,优化热震工艺为:在空气气氛中,550℃下热处理1h后,将正极片快速投到去离子水中,正极活性物质与铝箔的分离效果良好,且铝箔的氧化较少。正极活性物质浸出最佳工艺条件为:浸出液为1.87mol/LH2SO4和0.63mol/LH2O2的混合溶液,浸出温度为75℃、时间为120min,液固比为11ml∶1g。以回收的草酸钴为钴源,LiOH·H2O为锂源制备了LiCoO2。制备的LiCoO2为标准的层状结构,以0.5C在2.8~4.3V充放电,首次和第50次循环的放电比容量分别为146mAh/g、142mAh/g,容量保持率为97%。     

(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。     

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％.     

废旧锂离子电池再生制备LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2正极材料及其性能

对利用废旧锂离子电池,再生制备镍钴锰酸锂正极材料的工艺进行研究。废旧电池经拆解、破碎、浸出、中和、萃取、深度除杂、共沉淀及高温合成等工序,可再生制得镍钴锰酸锂正极材料。使用化学滴定和分光光度法分析常量元素,ICP-AES分析微量元素,S EM、XRD表征材料的形貌和物相,纽扣电池和聚合物电池测试材料的电化学性能。研究表明,在900~950℃的反应温度下,可以再生制备出具有较高容量和优异循环性能的镍钴锰酸锂正极材料。LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O_2系列正极随着Ni含量的增加,容量逐渐增加,而工作电压逐渐降低。     

新型磷酸铁-磷酸铁锂均相混合结晶物的制备

研究了不同酸性介质中磷酸铁溶液的电化学反应规律,通过控制体系温度、磷酸铁浓度等条件,制备出适宜的反应体系,基于磷酸铁及磷酸铁锂在液相中的共结晶,研制出新型磷酸铁-磷酸铁锂均相混和结晶物.实验结果表明,磷酸介质中体系的电化学副反应少,且该介质中磷酸铁浓度为0.4 mol/L,电解温度为50℃时,体系亚铁转化率可达27.25％,电流效率为91.13％.X射线衍射光谱法(XRD)实验结果表明,混合结晶产物中含有磷酸铁和磷酸铁锂的晶形结构,且结晶度良好.     

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%。     

正极材料LiFePO4研究与产业化的进展

叙述了锂离子电池用磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料的主要合成方法,如高温固相法、液相合成法,对碳包覆、金属离子(La+、Sr2+)掺杂和其中可能含有的杂质(Li3PO4、Fe3+)做了概括。介绍了LiFePO4的最新研究进展,论述了LiFePO4的基本生产情况,并对未来的发展进行了展望。     

不同正极活性物质的钛酸锂负极锂离子电池

采用4种正极活性物质,设计32650型4.0 Ah钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))负极锂离子电池,评估充放电倍率性能、放电温升、低温放电性能、循环性能和安全性能。尖晶石镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)正极电池的电压平台高(3.15 V),-20℃下的1 C放电(3.3~2.0 V)容量是常温时的83.16%,比能量为74.57 Wh/kg;磷酸铁锂(LiFePO_4)正极电池的电压平稳(1.70 V),适用于对电压要求严格的领域。三元材料正极电池中,镍钴锰酸锂(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)正极电池的各项性能较优,3 C循环3 486次的容量保持率为102.58%,可用于快充领域;镍钴铝酸锂(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2)正极电池更适合于储能领域。     

添加石墨烯的磷酸铁锂锂离子电池的性能

向磷酸铁锂(Li Fe PO4)正极材料中添加石墨烯,研究石墨烯添加量对Li Fe PO4正极锂离子电池性能的影响。石墨烯添加量为20%时,电池的低温性能最佳:与常规电池相比,正极活性物质的0.50 C比容量(2.50~3.65 V)从111.07 m Ah/g提高到135.83 m Ah/g;内阻从20.37 mΩ减小到8.26 mΩ;3.00 C倍率放电平台为3.09 V,提高了0.15 V;低温-20℃可放出额定容量的74.20%。添加石墨烯的电池的不可逆容量较高,会降低电池的首次充放电效率和循环性能,其中添加20%石墨烯时,0.10 C首次充放电效率为92.29%;0.20 C循环50次的容量保持率仅为65%。     

储能用LiFePO4锂离子电池的热安全特性

以方形磷酸铁锂(LiFePO4)锂离子电池为对象,研究充放电倍率、环境温度对电池性能的影响,确定电池热生成速率与荷电状态(SOC)的关系式.为寻找热安全的温度阈值,开展电池热失控实验.在适宜的温度区间(25～40℃)工作时,电池的热性能良好,内阻和热生成随着环境温度的升高而变小;电池正极极耳温度要高于负极极耳,正极极耳...     

高温固相法制备高温锂电池用LiCr_3O_8

分析不同烧结温度下制备的亚铬酸锂(LiCr_3O_8)的高温热稳定性及与低共熔硝酸盐的化学相容性;测试与Li-Mg-B合金组成的电池在不同温度和电流密度下的电化学性能。LiCr_3O_8的高温热稳定性以及与低共熔硝酸盐的高温相容性良好,有望用作高温锂电池正极材料;提高放电温度可提高材料的反应活性,但会加剧电池的自放电。在350℃下烧结制备的样品,在放电过程中表现出最低的电池内阻,更适合于200~300℃范围内工作的锂电池正极材料。     

正交法优化沉淀法制备超细磷酸铁工艺

以六水氯化铁和磷酸为原料制备超细磷酸铁,采用正交法优化最佳工艺条件为:反应温度85℃,磷铁摩尔投料比为1.5∶1,表面活性剂CTAB用量为铁盐质量的1%,原料液滴加时间30 min,抽滤后的湿凝胶采用喷雾干燥,二水磷酸铁的脱水煅烧温度为400℃。在此条件下实验得到的样品为纳米片状磷酸铁,片状厚度达70~100 nm,属斜方晶系。所制备的磷酸铁锂正极材料有较好的电性能。