动力锂离子电池规范回收利用的效益及对策

废旧动力锂离子电池回收利用具有很高的经济、环境和降碳效益。对2025年废旧动力锂离子电池回收利用效益价值进行定量评估。可从废旧动力锂离子电池回收锂、钴、镍、锰共9.63×10⁴ t;规范处理可减少21.45×10⁴ t重金属和3.90×10⁴ t电解液排放；金属回收再生利用，可减少CO₂排放40.10×10⁴ t。在巨大的经济社会环境效益面前，动力锂离子电池回收利用产业发展迅猛，但同时存在产处能力布局不平衡、标准技术支撑不足、环境风险隐患突出等问题。针对性地提出补齐区域处理能力短板、完善政策标准体系、加强环境风险防控等对策建议。旨在充分挖掘废旧动力锂离子电池利用价值，促进行业规范发展，实现资源高效循环利用，为达成双碳目标贡献力量。     

集超临界水煤气化和CO2捕集的CO2/H2O动力循环性能

基于超临界水煤气化技术,提出并研究了以超临界水煤气化合成气/O₂燃烧产物加循环H₂O为循环工质,集高效发电、CO₂捕集、移峰储能、低污染物排放等特点的燃气蒸汽混合工质动力循环(GSMC-C循环)。利用数值模拟的方法,研究了关键参数对于循环性能的影响。气化炉中的超临界水和热量均由系统内部提供,液氧的冷能用于实现CO₂的液化捕集。在超高压透平进口参数和冷凝参数分别为30 MPa/650℃、30 kPa/30℃,ASU的单位制氧功耗为0.245 kW·h/kg, CO₂全捕集参数为4 MPa/5℃的情况下,GSMC-C循环的净效率和毛效率分别为41.34%和48.06%。     

中国煤电生命周期二氧化碳和大气污染物排放相互影响建模分析

煤电在中国电力供应结构中占据主导地位,其环境影响是研究热点之一。建立中国煤电生命周期二氧化碳和大气污染物排放分析模型,基于文献调研构建参数数据库,测算中国煤电的单位发电量排放。结果表明,近年来中国煤电生命周期单位发电量的CO₂、SO₂、NO_x和PM_2.5排放分别为838.6 g/（kW·h）、0.34 g/（kW·h）、0.32 g/（kW·h）和0.08 g/（kW·h）。其中煤电单位发电量大气污染物排放,比实施超低排放改造前,下降幅度超过90%。研究发现,增大单机机组规模和进行超低排放改造能够有效降低煤电发电过程的大气污染物排放,采用煤电燃烧后碳捕集和存储(carbon capture and storage, CCS)处理技术能够使煤电CO₂排放下降到144 g/（kW·h）,助力碳中和目标实现。如果不采用更加严格的大气污染物排放标准和处理方式,CCS技术可能会使煤电大气污染物排放强度上升30%~40%,这与碳捕集过程使用的技术有关。     

CCUS技术在燃煤电厂大规模应用的经济性和效益提升路径研究

为了研究燃煤电厂实施碳捕集、利用与封存技术(CCUS)的可行性和经济效益，基于西北某省提供的火电装机规划和发电数据，提出2023年、2025年和2030年3种不同的CCUS时间改造方案，对其进行经济性分析，发现方案1需投资12 202.93亿元，折算为发电成本约上涨0.076 3元/(kW·h)；方案2需投资11 231.9亿元，折算为发电成本约上涨0.076 9元/(kW·h)；方案3需投资8 601.2亿元，折算为发电成本约上涨0.069 0元/(kW·h)。针对CCUS改造方案的成本过高问题，提出了一种将CCUS和甲烷干重整相结合的技术路线，将捕集的CO₂用于制合成气，发现1 t CO₂因为消耗天然气制取合成气带来的支出和收益分别为1 520.7元和3 247.2元。综合碳捕集系统分析，方案2和方案3可实现零成本脱碳。     

500kW超临界CO2再压缩循环热力性能分析及优化

为研究分析超临界二氧化碳(CO₂)再压缩循环发电系统循环的特性和规律，建立了500 kW超临界CO₂再压缩循环计算模型，研究了各循环参数对热效率和分流比的影响，并以达到最高热效率为目标对各参数进行优化。计算结果表明：最低压力、最低温度、最高压力、分流比均存在使循环热效率达到最高的最佳值；热效率随着最高温度的升高而升高。对各循环参数进行优化后，工质质量流量减少了0.92 kg/s,热效率从39.51%提高到43.85%。     

混合盐电解液对锂离子电容器性能的影响

优化电解液配方可提高锂离子电容器的性能。以六氟磷酸锂(LiPF₆)和离子导电性好、热稳定性高的双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)为溶质，碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二甲酯(DMC)/碳酸甲乙酯(EMC)(体积比1∶1∶1)为溶剂，配制锂离子电容器电解液。调控LiTFSI的添加量，研究LiPF₆和LiTFSI混合盐电解液对镍钴锰酸锂(LiNi_0.5Co_0.3Mn_0.2O₂)+活性炭(AC)/硬碳(HC)锂离子电容器性能的影响。通过循环伏安、线性伏安、交流阻抗和充放电等测试，比较各电解液体系中锂离子电容器的比容量、循环稳定性等性能。与LiPF₆电解液相比，LiTFSI的加入可提高电解液的导电性和电压窗口，改善器件的容量发挥和循环稳定性。当LiTFSI添加量为0.2 mol/L时，锂离子电容器的比能量和比功率最高，以5.0 C倍率在2.5～4.0 V循环5 000次后，容量保持率达91.3%。     

二氧化碳捕集的理论极限能耗分析

随着“双碳”目标的提出，CO₂捕集、封存与利用技术发展迅速，但与之相关的能耗理论研究相对匮乏。该文对煤电机组烟气CO₂分离的理论能耗进行定量分析，以混合物的一阶截断virial方程为基础，通过分析CO₂分离前后混合物系物性的变化，得到CO₂捕集理论极限能耗的测算方法，并对碳捕集和节能减排技术进行对比研究，得到单位发电量碳捕集的极限能耗((火用))为151.95kJ/(kW·h)。实现煤电烟气CO₂全部分离最少会使得厂用电率增加4.22个百分点。结果可为企业制定减碳技术规划和技术路线遴选提供一定参考。     

火电行业大气污染物排放对PM2.5 的贡献及减排对策

“十一五”期间,中国电力装机容量从2005年年底的50 841万kW增长至2010年年底的96 219万kW,其中火电装机从38 413万kW增长至70 663万kW。电煤消费量从2005年的10.63亿t 增长至2010年的15.11亿t。2010年,我国火电行业烟尘排放量为218.4万t,SO₂排放量为984.4万t,NO_x排放量为954.2万t。研究表明：2010年我国PM₁₀排放总量3 797.3万t,PM_2.5排放总量为2 278.4万t。2010年火电行业排放的一次细颗粒物PM_2.5为100.8万t,火电行业排放的SO₂转化为二次细颗粒物PM_2.5为350万t,排放的NO_x转化为二次细颗粒物PM_2.5为265.5万t,排放的SO₃转化为二次细颗粒物PM_2.5为107.3万t,合计占PM_2.5排放总量的36.1%。为减少火电行业PM_2.5排放,建议加强环保设施的运行监管,同时出台经济政策引导企业主动减排,湿法脱硫后加装湿式电除尘器以有效减少PM_2.5的排放。     

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%。     

添加剂PhIS对LiFePO4锂离子电池性能的影响

为提高石墨/磷酸铁锂(LiFePO₄)锂离子电池的性能，研究2-苯基-1H-咪唑-1-磺酸酯(PhIS)作为电解液添加剂对石墨/LiFePO₄软包装锂离子电池性能的影响。PhIS对LiFePO₄锂离子电池的高温存储、低温放电、不同温度循环及阻抗等均有改善效果。PhIS添加量为1.0%(质量分数)的电池以0.2 C充电、0.5 C放电，在-10℃低温下于2.00～3.65 V循环200次的容量保持率为88.1%;60℃高温存储60 d,直流阻抗(DCR)增长率与未添加PhIS的对照组相比降低13.0%。     

多组分协同优先提锂工艺

从废旧的锂离子电池中提取有价金属并进行利用，对于环保和资源循环方面具有重要的意义。针对退役动力锂离子电池正极材料(主要成分为LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂)进行多组分协同优先提锂工艺研究。在正极材料、NaHSO₄、C、Na₂SO₄的质量比1.0∶0.8∶0.1∶0.8,焙烧温度600℃,焙烧时间60 min,水浸液固比25 ml∶1 g,水浸温度25℃,水浸时间40 min的条件下，用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)及XRD对溶液及滤渣中的Li、Ni、Co和Mn元素含量进行分析，得到Li元素浸出率达到99.8%,Ni、Co和Mn元素的浸出率分别为3.6%、0.5%和1.5%,优先提锂效果显著。将富锂溶液进一步制备得成Li₂CO₃产品，沉锂率达到90%,产品经检测，满足电池级碳酸锂行业标准。     

无钴Fe-Mn基富锂正极材料的研究现状

在层状固溶体富锂正极材料Li_1+δ(TM_xMn_1-x)_1-δO₂（TM为过渡金属）中,无钴Fe-Mn基富锂正极材料（1-x）Li₂MnO₃·xLiFeO₂成为潜在的高性能、低成本锂离子电池正极材料。从材料的设计、结构、电化学性能和合成改性工艺等方面,综述（1-x）Li₂MnO₃·xLiFeO₂的研究进展。重点讨论利用Fe^3+/4+的氧化还原设计Fe-Mn基固溶体正极材料,分析晶体结构;讨论不同合成方法和包覆改性对材料倍率性能、循环性能和安全性的影响。针对亟待解决的循环寿命和首次不可逆容量大的问题进行分析和展望。     

燃煤烟气碳捕集两相吸收剂开发及其性能研究

化学吸收法捕集燃煤烟气中的CO₂是一种有效的降低CO₂排放的方式。两相吸收剂与传统有机胺吸收剂相比，能够明显降低捕集过程中的再生能耗，降低捕集成本。开发了一种新型的两相吸收剂，以物理溶剂二乙二醇二甲醚作为分相剂，乙醇胺和羟乙基乙二胺作为主剂，对其吸收再生性能、黏度、水相占比与分相区间进行了测试，将两相分别进行核磁共振光谱分析以确定其组成和分相机理。针对配方中的有机胺成分进行了优化，优化后的吸收剂配方吸收再生性能均优于传统的5 mol/L乙醇胺吸收剂，循环吸收容量可达2.086 mol/kg,99%以上的CO₂富集在水相，进入再生塔的吸收剂流量可减少约40%，富水相黏度低于10 mPa·s，理论再生能耗(以CO₂计)为2.688 GJ/t，具有良好的工业化应用前景。     

基于IGCC的燃烧前CO2捕集技术应用与示范

IGCC和CCS的结合是一种高效性和环保性的先进技术,基于IGCC的燃烧前CO₂捕集技术越来越受到世界各国的广泛关注。介绍了中国首套燃烧前 CO₂捕集系统的工艺流程,对其捕集能耗和成本做了分析。结果表明：该系统的捕集能力为9.46万t/年,捕集率大于88%,捕集CO₂能耗为2.34 GJ/t,捕集成本为281.37元/t。同时指出了今后在降低蒸汽消耗方面的优化方向,该技术与常规电厂燃烧后CO₂捕集技术相比,单位能耗与成本大幅度降低,是未来化石燃料实现低成本捕集CO₂的关键技术。     

CO2加氢制甲醇技术研发及应用前景浅析

CO₂加氢制甲醇技术是近几年最受关注的碳减排和储氢技术之一，该技术可同时实现碳资源的循环利用和氢能的低成本储运。本文对CO₂热催化加氢制甲醇技术的工艺路线进行了介绍，对该技术的催化剂、工艺和设备的研发情况进行了综述，对CO₂制甲醇项目的工程应用情况进行了调研，并对工艺的经济性进行了分析，以期为CO₂制甲醇技术的研发和应用提供参考。     

高原9E燃机天然气改造及经济性分析

正国网西藏东嘎发电公司9E燃机电站是由华润热电有限公司援建的180 MW燃气-蒸汽联合循环机组燃气轮机发电机组。截至2015年5月该机组累计运行21 733 h,发电量11.213 7亿kW·h,消耗轻柴油22.16万t(包括试验和校验用油)。燃机单循环最高负荷78 MW·h,油耗率268 g/kW·h,联合循环最高负荷112 MW·h,油耗率205 g/kW·h,机组通常调用平均负荷42.36 MW,平均油耗率226 g/kW·h。依据     

从正极材料看锂离子电池在储能领域的应用

针对锂离子电池在电力储能中的应用,从电化学性能、安全性能以及价格等方面比较了岩盐结构LiCoO₂、尖晶石型LiMn₂O₄和橄榄石型LiFePO₄ 3类主要的锂离子电池正极材料,论述了它们各自的优点和不足之处。对不同正极材料的锂离子电池在储能领域存在的问题进行了分析,对各自的应用前景进行了展望,认为LiMn₂O₄和LiFePO₄分别适用于功率型应用和容量型应用。     

高电压钴酸锂/硬碳电池的化成

以高层间距、各向异性的硬碳材料匹配高电压、高容量的钴酸锂材料，制备锂离子电池。针对硬碳材料比表面活性大、界面不稳定的问题，研究高电压钴酸锂/硬碳电池化成工艺，考察化成电流对电池首次库仑效率、dQ/dU、容量、倍率性能、贮存性能和循环性能的影响。电池以0.10 C或1.00 C充电至4.2 V循环3次进行化成后，首次库仑效率分别约为62%、69%,4.4 V下的容量分别为900 mAh、950 mAh,比能量分别为94 W·h/kg、99 W·h/kg, 60.00 C放电比能量分别为81.10 W·h/kg、84.83 W·h/kg,以10.00 C充电、20.00 C放电在4.4～2.5 V循环600次，容量保持率分别为80.03%、75.47%。     

电流过载工况下三元锂离子电池性能衰退机制

三元锂离子电池在电动汽车和电力储能领域广泛应用,其寿命与安全是行业关注热点。该文研究25A.h商用三元锂离子电池在额定电流和2倍额定电流工况下,全寿命周期内性能衰退规律,并拆解循环后电池,表征关键电池材料,分析负极界面变化,从原子层级推演三元电池性能衰退机制。结果表明,在电流过载工况下,电池循环1500周前后性能出现加速衰退,并伴随满电直流内阻升高,库伦效率降低,电池产气等现象。这可能是由于过载电流加速正极材料中Ni³⁺、Co³⁺和Mn⁴⁺离子的析出,并迁移至负极表面催化电解液溶剂分解成小分子气体引起。过渡金属离子溶出、电池内阻增大以及电池产气,3个因素耦合加强,共同导致三元锂离子电池性能“跳水”现象。     

多孔性V2O5的制备及在锂离子电池中的应用

五氧化二钒(V₂O₅)作为正极材料,在锂离子电池中存在循环不稳定、倍率性能差等缺点,且锂化机理研究有限,作为负极材料的研究更是缺乏。采用聚乙烯醇(PVA)辅助软模板溶剂热法制备多孔性V₂O₅(PVO),所得PVO的结晶度高,为相互连接的V₂O₅纳米棒组成的多孔结构。使用PVO为负极材料制备的半电池,容量和稳定性高,倍率性能较好,在放电过程中产生了新化合物,以0.2 A/g的电流在0.02～3.10 V充放电,第500次循环的放电比容量可达762.1 mAh/g。制备的LiFePO₄/PVO全电池以0.1 A/g的电流在1.5～3.5 V充放电,第100次循环的放电比容量为176.8 mAh/g。