废旧镍钴锰酸锂正极材料固相直接修复再生技术的研究
2024-05-30 19:10:41发布 浏览144次 信息编号:73500
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废旧镍钴锰酸锂正极材料固相直接修复再生技术的研究
作者:朱俊峰1,2,3,田俊星1,2,3,吴克奇1,2,3,王峰1,2,3,姜雨璐4,孙学义1,2,3,庄伟东1,2,3
1. 绿色低铁冶金国家重点实验室、绿色低碳钢冶金
2.北京科技大学冶金与生态工程
3.北京科技大学稀贵金属绿色回收提取北京市重点实验室
4.上海空间电源技术国家重点实验室
引用:
DOI: 10.3969/j.issn.1002-087X.2024.04.003
朱俊峰, 田俊星, 吴克奇, 等. 废旧镍钴锰氧化物正极材料固相直接修复再生技术[J]. 电源技术, 2024, 48(4): 568-583.
朱建锋,田建华,吴克强,等. 固相与废热发电[J]. 电力学报,2024,48(4):568-583。
摘要:近年来,随着新能源汽车的快速发展,锂离子动力电池的出货量持续增长。三元锂离子电池凭借其优异的高能量密度性能,在便携式电子设备和新能源汽车中得到了广泛的应用。在锂离子电池即将迎来“退役”高峰的背景下,镍钴锰氧化物正极材料作为锂离子电池中最关键的电极材料之一,其高效绿色回收具有重要的资源、环境、经济和战略意义。目前,镍钴锰氧化物正极材料传统的回收技术主要以火法冶金和湿法冶金为主,这些方法可以从废旧正极材料中提取高附加值金属,但普遍存在污染大、能耗高、周期长等问题。固相直接修复再生技术可直接修复废旧正极材料,有效恢复正极材料的结构、成分和电化学性能,因其工艺简单、绿色高效等优势而受到广泛关注。 围绕固相直接修复再生技术,系统阐述了镍钴锰酸锂正极材料的失效机理及修复机理,详细分析了焙烧温度、焙烧气氛、补锂工艺对固相修复再生镍钴锰酸锂正极材料结构与性能的影响及其作用机理,指出了当前固相直接修复再生技术存在的问题,并对该技术的未来前景进行了展望。
关键词:锂离子电池;锂镍钴锰氧化物;正极材料;直接修复再生;固相法
随着社会的发展,全球化石能源储量日益减少,温室效应问题日益严重,因此清洁能源的开采、储存、运输和转化越来越受到世界各国的重视[1]。作为当今世界最大的发展中国家,中国能源消耗量巨大,占世界能源消费总量的26%。国际环境组织世界野生动物基金会和中国环境与发展国际合作委员会发布的《中国生态足迹报告》显示,中国消耗的资源相当于自身生态系统供给能力的两倍。因此,我国长期以来面临着能源安全和环境问题的严峻挑战。在此背景下,国务院提出了2030年实现“碳达峰”、2060年实现“碳中和”的“双碳”目标,旨在保证经济发展的同时兼顾生态安全问题[2]。为缓解能源安全、生态安全和经济增长之间的矛盾,国家已将新能源电池全生命周期回收利用作为当前研究和产业应用的重点之一。
与其他电池(如铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池)相比,锂离子电池具有能量密度高、转换效率高、自放电率低、使用寿命长等优点[3],在便携式电子设备、新能源汽车和储能系统中得到了广泛的应用。随着各行业对锂离子电池需求的不断增加,废旧锂离子电池的数量将迎来爆发式增长[4]。锂离子电池的使用寿命约为5~8年[5],经过多次充放电后,其活性物质结构被破坏,导致容量衰减严重,当电池容量衰减至初始容量的80%时,需要更换电池,旧电池需要回收或再生利用[6]。锂离子电池正极材料中含有大量高价值金属元素,经济价值高,其回收市场潜力巨大[4]。
镍钴锰氧化物(-x-yO2,缩写为NCM)是一种应用广泛的正极材料,占据了锂离子电池正极材料领域的近一半份额。废旧镍钴锰氧化物电池正极材料中含有丰富的锂、镍、钴等有价金属元素,其中Co占5%~20%、Ni占5%~12%、Mn占7%~10%、Li占2%~5%,潜在资源量巨大[7]。此外,废旧NCM正极材料中含有多种重金属元素和有机物,对环境构成潜在威胁,可能造成重金属污染、水污染等。废旧锂离子电池若不经妥善处理而随意丢弃,将对生态系统和人体健康造成极大危害[8]。因此,在经济和环境双重效益的驱动下,废旧NCM正极材料的回收利用备受关注。
目前废旧锂离子正极材料回收利用主流策略有三种,即火法冶金[9-11]、湿法冶金[12-14]和直接修复再生[15-17]。这三种方法各有特点,其回收路线如图1所示。火法冶金回收技术是指通过高温冶炼将废旧正极材料中的锂、镍、钴、铜、铁等有价金属以氧化物、合金或单质的形式分离,形成可重复利用的金属材料。火法冶金操作简单、处理效率高,但过程中会产生大量有害废气,造成环境污染。同时,部分金属和有机物的回收效率较低,不利于实现经济效益最大化[18-19]。 湿法冶金回收技术是指将废旧正极材料通过酸碱溶解,再经沉淀分离工艺,得到可重复利用的金属盐[20]。湿法冶金工艺弥补了火法冶金产生有害废气的弊端,同时提高了镍、钴的提取效率和回收率,回收的金属种类更加广泛,能耗有所降低。再生技术是指通过物理、化学或电化学的方法对废旧正极材料的结构和缺陷进行修复,对缺少的成分直接进行修复再生,使其恢复到可回收利用的状态,是一种节约资金、成本低、污染小的再生技术[23-24]。
图1 锂离子电池正极材料回收路线图[25]
对于NCM正极材料,可采用直接修复再生技术对材料进行回收再利用[26]。目前主要的直接修复再生技术包括固相法、水热法、电化学法、熔融盐法、化学再锂化法和离子热再锂化法(如图2所示)。它们的技术路线和特点如下:(1)固相法是将预处理后的废旧NCM材料与一定比例的锂盐和其他添加剂混合,在高温热场作用下使材料结构重新排列,对材料的晶体结构进行修复再生[27]。该方法工艺简单、成本低廉,对正极材料的回收效果优异,但对材料补锂要求精准,回收材料的一致性较差。 (2)水热法利用溶剂的浓度差特性,通过温度场、压力场和离子浓度差的协同作用,将锂离子重新填充到废弃正极材料的锂空位中,修复再生材料的晶体结构[7]。该方法反应条件温和,但目前仅适用于失效程度较小的正极材料,且造成严重的水污染。(3)电化学法是构建电化学体系,在外加电场的条件下,采用恒电压法或恒电流法,让电解液中的锂离子重新嵌入正极材料中,从而修复再生材料的晶体结构[28]。该方法工艺简单,不需要酸浸,绿色环保。但电化学反应需要大量的时间,对处理材料的适应性有限,对于一些复杂的高镍体系材料,效果并不理想。 (4)熔盐法利用两种或两种以上的金属盐形成低温共晶体系,为反应提供液态环境和物质[29],在温度场的驱动下,使正极材料中的特定离子脱出或嵌入,实现材料晶体结构的修复再生。此方法比较安全、经济、环保,但回收过程需要高温,增加了回收成本和能耗,大量锂盐的使用也增加了修复成本。(5)化学再锂化法通过活化反应将NCM正极材料中的过渡金属离子氧化为更高价态,打开锂元素向锂空位扩散的通道,减少锂镍混排,最终实现NCM正极材料的修复再生[30]。此方法具有效率高、可控性强等优点,但不同条件下的适应性不同,且反应需要采用液相,可能涉及废液处理、回收利用等问题。 (6)离子热复锂法以锂离子液体作为复锂过程中的反应条件和物质来源,通过对正极材料进行热处理,使溶液中的离子进入晶格,恢复正极材料的储存能力。此法操作比较简单,但反应需要高温处理,适用范围较小。综上所述,各修复再生方法都存在一定的局限性,高温固相法相较于其他方法具有工艺简单、成本低、工艺排放少等优点,是目前正在研究的主要修复再生方法之一。
图2 NCM正极材料直接修复与再生分类[31]
本文围绕NCM正极材料高温固相修复再生技术展开论述,将首先介绍NCM正极材料的晶体结构,分析NCM材料的失效机理,重点阐述固相法修复机理,系统阐述焙烧温度、焙烧气氛、锂盐类型、补锂量等工艺参数对NCM正极材料固相修复再生的影响,并展望退役NCM正极材料修复再生的前景及发展趋势。
1. NCM正极材料的结构及失效机理
锂离子电池是一种可循环充放电的电池[32],主要由正极、负极、隔膜、电解液和外壳组成,如图3所示。其中,正极材料是决定电池电化学性能的关键电极材料之一[33-34]。
图 3 圆柱形 NCM 电池结构[35]
1.1 NCM骨科材料结构
NCM正极材料具有六方晶体结构,空间点群为Rm,Li+和过渡金属(TM)离子分别占据3a和3b位置,O2-占据6c位置。O2-以立方形式密堆积在6c位置,而3b位置的TM离子和3a位置的Li+则交替占据各自的八面体空隙,形成沿斜六面体[111]方向连续堆积的O层-Li层-O层-TM层的层状结构[36],如图4所示。镍、钴、锰元素在材料中起着不同的作用,这些元素含量的变化会导致材料的比容量、理论密度、安全性和结构稳定性的变化[37-38]。Ni对提高材料的容量起着关键作用[39]; Ni含量过高时材料中锂镍混排现象加剧,导致循环稳定性能下降。Co可以减少材料中的锂镍混排,稳定层状结构,但是Co含量过高,材料的容量会下降[40]。Mn是一种廉价元素,适量引入Mn不仅降低了材料的生产成本,而且提高了材料的结构稳定性,但由于Mn在材料中很少参与电化学反应,过量引入Mn会降低材料的容量,破坏材料的层状结构[41]。
图4 NCM正极材料的晶体结构[42]
1.2 NCM电池正极材料的失效机理
在经过一定次数的循环后,NCM正极材料的微观结构会发生衰减(如锂镍混入、缺锂及晶粒裂纹等[43-45],如图5所示),导致电化学性能和安全性能下降。这些失效模式通常与正极材料固体电解质界面膜(SEI)和本体结构的崩溃[46-47]以及材料本体中锂含量的降低[48-49]有关。
图5 NCM正极材料多循环对应图及颗粒变化
三元电池正极材料的失效机理可分为元素缺陷、结构变化、界面反应、晶粒破坏四大类,具体失效模式如下图所示。
(1)缺失要素
锂离子损失:如图6(a)所示,锂离子通过寄生反应被消耗,例如固体电解质膜形成(如SEI生长)、锂枝晶生长等,失活的锂离子无法再在正负极之间循环,导致材料容量衰减。
过渡金属溶解:如图6(b)所示,在充放电循环过程中,Ni2+/Ni3+会被氧化成不稳定的Ni4+。Ni4+的高催化氧化活性会加速电解液的分解。反应产生的HF会腐蚀正极材料,并与CEI膜发生反应,使电极表面过渡金属离子发生不可逆溶解,导致界面发生异相化学反应。电极界面由层状结构转变为立方相,表面形成绝缘钝化层,增大界面阻抗。同时,溶解的过渡金属离子也可能迁移到负极材料表面,沉积在负极的SEI膜上,导致电池电化学性能下降[50]。
(2)结构变化
锂镍混排:如图6(c)所示,由于Ni2+(r=0.069nm)和Li+(r=0.076nm)离子半径接近,迁移势垒低,随着材料中Ni含量的增加,NCM材料容易发生强烈的反位缺陷偏析行为,通常表现为晶格中Li-Ni位置交换,产生Li+/Ni2+混排。Li+/Ni2+混排增加了Li+迁移的活化能,阻碍了Li+的扩散。随着循环次数的增加,Li+/Ni2+混排现象更加严重,导致正极材料电化学性能快速衰减[51-52]。
相变:如图6(d)所示,经过多次充放电循环后,NCM正极材料由层状相→尖晶石相→岩盐相转变,降低了材料的可逆容量,循环性能下降。电极材料表面受到HF腐蚀造成[53]。
(3)界面反应
界面副反应:如图6(e)所示,在NCM正极材料的制备中,为了得到有序的层状结构,通常在煅烧过程中加入过量的锂盐以减少阳离子混合。因此,材料表面可能会有残留的锂盐。过量的锂盐(Li2O、和LiOH)在材料的整个储存过程中会与空气中的H2O和CO2发生反应生成锂化合物杂质(LiOH和),它们与电解液溶剂、聚合物粘结剂溶解产生的酸性物质发生反应,并通过自身分解产生CO2等气体,导致电池快速膨胀,产生安全问题。在与电解液反应生成气体时,还会造成电解液LiPF6的消耗,导致惰性LiF的积累,破坏材料表面,导致电池性能快速劣化。 同时,正极材料颗粒表面的H2O与电解液中的LiPF6发生反应生成HF气体,会腐蚀电池内部的金属部件,造成电池漏液,并使过渡金属离子形成不稳定的高氧化性副产物,导致界面相变。同时,电解液在电极表面的氧化反应活性会显著增强,导致正极材料电化学性能严重衰减[54]。
(4)籽粒损伤
晶粒破裂:如图6(f)所示,由于NCM正极材料一次粒子内部各向异性晶格的不平衡收缩或膨胀,持续的Li+嵌入和脱出会造成应力积累。当内应力达到极限时,会在一次晶粒内部诱发裂纹,生成不活跃的NiO相,使本体结构进一步紊乱。当一次晶粒受损时,电解液会渗透到新的微裂纹界面处并形成钝化膜,造成活性锂离子的损失和阻抗增大。如果应力进一步积累,会造成二次粒子中裂纹的形成和扩展,破坏二次粒子的结构。此外,裂纹后的粒子会出现死体积,粒子表面积的增加会导致副反应增多,影响活性物质粒子与导电剂的接触效果,从而导致正极材料电化学性能严重衰减[55]。
图6 NCM正极材料的失效模式[54]
2. NCM正极材料固相修复机理及影响因素
NCM正极材料在经过一定次数的循环后,可能会出现锂离子缺损、过渡金属溶解、锂镍混排、相变等问题,导致正极材料失效[56],针对此类问题,可采用固相法对失效的正极材料进行直接修复再生。
2.1 修复机制
在固相直接修复再生工艺中,首先将废旧NCM正极材料粉末与锂盐粉末充分混合,保证反应过程中反应物充分接触并反应。然后将混合好的原料放入高温炉中进行焙烧[57]。在焙烧过程中,高温会导致加入的锂盐熔融,促使正极材料粉末与熔融的锂盐发生反应。在高温的作用下,材料晶体结构中的金属离子发生重排和扩散。在外界锂离子扩散到材料表面的辅助下,高温热场的热激活促使过渡金属元素从反位缺陷位置回到3b位置,从而降低锂镍混排程度[58]。同时,锂元素会在温度和浓度梯度的驱动下进入正极材料晶体中的锂空位中。 当失效区域锂元素达到一定浓度时,废旧正极材料中的盐岩相和尖晶石相转变成层状结构[59]。最终失效材料受损部位的晶体结构完全重建为层状结构,从而完成废旧正极材料的修复再生,恢复原有的电化学活性[60-63]。同时,材料的二次球形颗粒形貌也得到改善,如图7所示。
图7 NCM固相再生机理示意图[60]
韩等[64]利用原位高温XRD技术系统研究了废旧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2正极材料固相反应再生机理。对于NCM正极材料,(006)、(102)、(108)、(110)衍射峰的位置、形状和强度可以反映材料中层状结构的存在,并决定晶体中的层状结构参数,如层间距、层状堆垛方式等。实验结果如图8所示。从图8中可以观察到,随着煅烧温度的升高,所有样品的衍射峰均变得更尖锐且向低角度方向移动,说明随着正极材料煅烧温度的升高,样品的结构得到改善。 在800℃时可以明显观察到(006)、(102)、(108)及(110)衍射峰发生分裂,特征峰消失,说明在800℃时分解释放的Li+可以有效解决废旧正极材料的锂损失问题,修复层状结构。修复再生后的正极材料中基本无杂相,阳离子混排程度也得到有效降低。
图8 不同温度再生样品的原位XRD谱[64]
周等[60]将废旧NCM与一定化学计量比的粉末均匀混合[混合物中Li/(TM)摩尔比为1.05],在200和500 ℃下预煅烧,随后在700~1000 ℃空气中煅烧,探究固相法对正极材料的修复效果。图9(a)为再生NCM(记为RN)样品与废旧NCM(记为SN)样品的XRD谱。与XRD标准谱(JCPDS卡号74-0919)对比可知,RN样品的衍射谱出现明显的(006)/(012)和(018)/(110)衍射峰比,表明再生过程中形成了高度有序的层状结构Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2。 同时,在SN样品的XRD谱中可以观察到的特征峰证明了废旧NCM材料中存在杂质相。从图9(b)的拉曼光谱中可以清楚的看到RN样品的Alg/Eg比值(1.37)大于SN样品的Alg/Eg比值(1.16)。一般来说,Alg/Eg比值越大,材料的结构越均匀,说明SN中受损的层状结构在煅烧过程中得到了一定的修复。 通过对比图9(c)中不同温度下再生样品的I(006)/I(012)和I(018)/I(110)衍射峰强度比可观察到,在900 ℃时,RN样品表现出最高的I(006)/I(012)和I(018)/I(110)衍射峰强度比,表明900 ℃修复再生的RN与Li(Ni0.6Co0.2Mn0.2)O2的特征峰相匹配,且具有更高的结晶性和相纯度。为了确定回收和废旧材料中过渡金属的价态,进行了XPS测量。图9(d~f)为正极材料中Ni2p、Co2p和Mn2p的X射线电子能谱。 SN样品的峰位出现了明显的偏移,而RN样品的Ni2p,Co2p和Mn2p峰位与标准峰位基本一致,说明RN样品在煅烧过程中得到了修复,这与XRD表征结果一致。
图 9:(a) SN 和 RN 正极材料的 XRD 谱图;(b) SN 和 RN 的拉曼光谱;(c) 在不同煅烧温度下再生的正极材料的 XRD 谱图;(d, e, f) 失效和再生样品中 Ni2p、Co2p 和 Mn2p 的 XPS 光谱 [60]
2.2 修复条件对再生正极材料的影响
通过修复机理的研究,NCM正极材料的修复再生可以通过补充缺失元素、修正元素价态、重构晶体结构、恢复颗粒形貌等方式实现,但该过程主要受煅烧参数(如煅烧温度、煅烧气氛、保温时间等)和补锂参数(锂盐种类及用量)两方面的影响。
2.2.1不同锂焙烧温度对NCM材料的影响
废旧NCM正极片中含有PVDF(经400 ℃煅烧去除)和炭黑(空气气氛下650 ℃煅烧去除),但铝箔的熔点在600 ℃左右。为了赋予剥离后的NCM正极材料粉末更好的电化学性能,正极材料粉末在空气气氛下的剥离煅烧温度应尽可能保持在400~600 ℃范围内[65]。在正极材料粉末的再生煅烧过程中,适当的温度可以促使失效正极颗粒的晶体结构发生晶化重组,从而修复材料的晶体结构,使再生正极材料获得更好的电化学性能。但煅烧温度过低,层状结构难以完全恢复;煅烧温度过高,再生过程中正极材料的晶格结构容易发生崩塌[66]。
Chi等[61]采用煅烧剥离法在450 ℃空气气氛下将电极片与正极材料分离,得到正极粉末(记为S-NCM),再在高温(800、850或900 ℃)下煅烧12 h,探究补锂煅烧温度对正极材料修复再生的影响。修复和再生的NCM材料分别表示为R-、R-、R-。图10(a,b)中废旧S-NCM在0.5C电流密度下经过200次循环后的放电容量为63.3 mAh/g。S-NCM电化学性能较差的原因可能是废旧正极材料上的NiO层阻碍了Li+的嵌入和脱出。在修复再生材料中,R-表现出了最好的循环性能。 在电流密度为0.5C的200个循环后,排放能力为129.1 mAh/g,在1 C电流密度的200个周期后,能力保留率为86.9%,R-的排放能力为138.3 mAh/g归因于在氧气大气下的直接再生过程中的层状结构的全部重建。 10(d) shows the (EIS) and of S-NCM and R-NCM after 10 at 0.5C . The of these all show two , the first the solid (SEI) (Rsei), and the is in the low- , the (Rct). From the , it can be seen that with the of , the value of the , which is due to the of Rct. The of R-, R-, and R- all with S-NCM, among which R- shows the Rsei and Rct, which to the best at 850 ℃.
图10在不同的煤气温度下再生的NCM11阴极材料(a)0.5C循环性能图;(b)速率性能图;
Zhang等人[67]使用有机溶剂来溶解PVDF,将正极材料分开,然后在空气中进行热处理材料,以探索钙化温度对重生的阳性材料的影响。 PVDF浸泡1小时后,通过超声波辅助剥离与铝箔分离,并将正极材料与NMP溶剂分开(NMP溶剂可以回收和重复使用多次),然后将其用于200小时的空气,并在80小时内进行空中; 5小时以获得再生阳性电极材料。 在800°C下进行的阳性电极材料在当前密度为0.2 c的周期后表现出最佳的周期性能和速率性能,其最大排放特异性容量达到150.2 mAh/g,容量保留率为95.1%,这与商业LI的性能相当(Ni1/3CO1/3CO1/3MN1/3)。
图11(a)在不同温度下的回收材料的0.2C周期性能[67]
2.2.2不同钙化气氛处理对NCM材料的影响
钙化大气是影响NCM阴极材料的直接修复和再生的关键因素。
Shi等人[68]询问低氧气(空气)和高氧气(氧气)条件对固体 - 修复NCM骨科材料的电化学性能的效果良好。 ,这会导致岩盐失败时产生更多的岩盐阶段,从而导致材料中更严重的缺陷。
图12:(a)以1C速率在不同气氛中钙化的材料周期性能;(b)材料周期性能图[68]
2.2.3不同锂盐类型对NCM阴极材料的影响
在修复过程中,适当的锂盐与废物材料的失败形式和材料组成有关,可以有效地改善相应的阳性材料的电化学性能。盐混合物在相同的钙化温度下修复和再生阳性电极材料,以探索锂盐类型对阳性电极材料的再生的影响。 ,分别确认所有三个方案都成功地将锂补充到阳性电极材料中。 阳性电极材料的电化学测试结果如图13所示。在当前密度为1 C时,LIOH补充,锂补充和锂盐混合物的补充和修复和再生的第一个循环特定能力,以及废物本身是141.6,141.6,141.3,146.3,146.3和93.3和93.3和93.3和93. 3 MAH/g。锂盐混合物的补充在200次以1C为单位的周期后保持最佳循环,保留率保持在130.3 mAh/g,并且保留率达到了89.06%,这是因为液体盐混合物在烘焙过程中均具有液体固定环境,并且是液体的固定环境。
图13:(a)带有不同锂盐的再生阴极材料的1C循环性能图;(b)速率性能图[69]
此外,其他锂盐可以用作锂源来再生NCM阳性材料,例如,Zhou等人[70]用作锂源,以在高度校正层的效果上,并测试了14.5co0.5CO0.5CO0.5CO0.5CO0.5CO0.2MN0.3O。 A)显示了样品的初始电荷/放电曲线。启发。 电池在不同的电流密度下被带电/排放,并且五个周期的速度随着电流密度的增加,电极偏振会增加,导致R-NCM在0.1C的特定能力下的降低。正面的电极材料已得到良好的修复。
In , the of S-NCM is 82.7 mAh/g and the rate is 69.51%, while the of C-NCM is 152.6 mAh/g and the rate is 88.82%. There are two main for the poor of S-NCM: First, the of the and of ions in the S-NCM , in a in the cycle of S-NCM. , the and of the of side the and the , the rate of S-NCM. These lead to the poor of S-NCM. 14 (d) shows the test , where Rct and Rsf the and film , . R-NCM的电荷转移电阻为54.07Ω,S-NCM的表面膜电阻和电荷转移电阻分别为37.51和139.9Ω,C-NCM的电荷转移电阻与S-NCM相比,RSF的消失是归因于的,该率属于 and and,电荷转移性的值降低,LI运动的通道增加,而LI插入/提取也促进了S-NCM的较高电荷转移性,这解释了其较差的电化学性能。
图14乙酸锂修复阳性材料(a)第一个电荷和放电;(b)乘数绩效图;
2.2.4不同锂补充量对NCM阳性电极材料的影响
在许多循环和排放之后,NCM的阳性材料将失败。
Meng等人[72]与废除粉末相比,研究了不同的LI/TM比(1.10/1,1.15/1,1.20/1)对再生材料的电化学性能的修复r <1.2,这意味着阳离子更严重。 100次后,其排放率仍然为133 mAh/g,容量的比例为80.7图15(C〜F)显示了尚未烘烤的骨科材料的SEM图像,并且在三种不同量的液化材料下显示了MA -.20-800材料。
图15不同的锂补给(1.10,1.15,1.20)再生阳性材料(a)XRD图表;(b)0.2c回收性能图;
Jian等人[73]使用固相方法来直接修复和再生废物lini.5co0.2mn0.3O2材料,并混合锂盐和废物lini0.5co0.2mn0.3O2材料,以准备再生1.5co0.3o的材料。不同的锂补充剂对废物阳性粉末的回收利用。 与废弃的lini.5co0.2mn0.3O2(初始比率为40.35 mAh/g,容量的保留率为50次以下50倍以下的能力为79.55%),可再生材料的可再生材料具有14%的锂补充能力,其能力是最佳的(161.25 mAh/g下)(161.25 mAh/g下),并且效果是9个乘积。在0.5 C下进行50次,材料的表面是更多的锂。
图13不同的锂补充(12%,14%和16%)再生阳性材料(a)0.5C周期性能图;
3.摘要和前景
NCM材料作为锂离子电池中的主流材料之一,具有高能量密度和良好的放大倍数。优化烘焙温度,烘烤气氛,锂补充和锂盐类型,以修复晶体结构并恢复电化学性能,为阳性电极的修复提供了适当的烘焙氛围,可用于修复适当的材料,以使液体的含量不适合。提供适当的驱动力,用于不同的阳性电极材料,从而改善了固定再生的效果。
(1)直接修复再生技术,用于对NCM的阳性材料的回收。再生产物的一致性和稳定性是准确的,可以改善修复和再生产物的性能。
2)废旧ncm锂锂锂电池机械拆解拆解由于工艺工艺工艺的原因原因经常会导致回收回收回收电电极材料材料中中中材料中中中中晶体结构结构材料[75],对对锂电池的安全性构成严重严重威胁。。目前电池电池回收过程过程中的金属金属杂质杂质杂质主要产生产生材料的够够,负极负极流体金属可能会到正极材料材料中;③③剥离剥离剥离剥离过程剥离剥离剥离剥离剥离剥离,摘要,以实现有效且清洁的回收,对废物锂电池的有效,清洁回收,以及高效率修复和电极再生,电力材料的有效,清洁,电力材料的有效,清洁,电力材料的有效,清洁,电力材料的标准化,必须在回收机制的水平上进一步探索拆卸,回收材料标准化,拆卸新设备,拆除新技术
(3)废物锂离子电池的组成是复杂的,以提高材料的有效恢复速率,用于确保阳性活性材料的有效分离,并确保获得培养基的分离方法INC将所获得的象牙材料团聚成碎片,这对随后的浸入不利;溶液可以溶解电池键,从而将正极材料与固定的流动分开。
参考:
[1] Wang Ting。
[2] Tttir,B,E等人:&[J],2021,141(1):。
[3] Gray CP,J M.和[J]的原位,2016年,16(1):45-56。
[4] Cheng ,Ru , Xin等。在废物锂离子电池中回收的骨科材料的回收中,低调熔化溶剂的研究进展[J],2022,41(6):3293-3305。
[5] Jia K,Wang J,Z等。
[6] Fei ,Yang Xuan,Dong Peng等。
[7] Wang Haoyi,Zou ,Meng Qi等人在三元锂离子电池的骨科材料的有效清洁和回收技术的研究进度[J]。
[8] Wang Z,Zhu Q,Wang J等。
[9] Li ,Wang Yujie,门正在飞行等。湿冶金回收技术中无机酸的研究进度作为沉浸式剂[J]。
[10] Gu S,He T,Kong J等。 等。
[11 Yang X,Zhang Y,Xiao J等。
[12] Liu C,Lin J,Cao H等人。
[13] LV W,Wang Z,Cao H等。
[14]基于mno-sio2- [J],Xiao S,Ren G,Xie M等。
[15] Zhang X,Xie Y,Cao H等。
[16] Liu L,Zhang Y,Zhao Y等。
[17] Xiong X,Wang Z,Yue P等。
[18] A,L,-KERN S等。 等。
[19] Liu d,Su Z,Wang L。
[20] XU ,Zeng ,Qian 等人的回收。
[21] Sidiq Al,O,J等。
[22] Zheng Y,L,Meng Z等人。
[23] AA,K,A等。
[24] Dong H,Wang H,Qi J等。
[25] Lu Y,Peng K,Zhang l。
[26] Xu P,Yang Z,Yu X等。
[27]李·霍恩(Chen ),歌曲Wenji等。
[28] Zhang L,Xu Z,He Z。
[29] Lou Ping,Xu ,Yue 等人,再生修复的盐材料,即退休的 Power [J]。
[30] Wu C,Hu J,Ye L等。 通过[J]相当li-agit。 ACS&,2021,9(48):16384-16393。
[31] Li Jy,Hui HT,Yi Y等。
[32] Wang CY,Liu T,Yang XG等。
[33] Xu ,Yin ,Zuo 。
[34] Kong F,Liang C,Long RC等。
[35] De Biasi L,B,T等人,以及Ni-Rich NCM和Li-rich He-ncm的li-agit [J]。
[36] P,n。
[37] Zhao ,Wang ,Wan Wei,等待结构的结构和第一个原理计算,以及三元阳性物质lini1/3co1/3Mn1/3O2的结构和第一原理。
[38] Sun 的研究和应用。
[39] Jing Z,Wang S,Fu Q等。 “ li-rich ni-rich”高li-agi [J]。,2023,59:...
[40] Xu J,Babu G,Kato K等。 锂离子的高Li/Ni富含Ni-Ti-Mo氧化物[J]。 固态,2020,345:...
[41] Guo J,Li Y,K等人。
[42] Gao Y,Wang X,Geng J等。
[43] Guo J,Jin S,Sui X等。
[44] Liu ,Gao Feng,Qu 等。
[45] m,s,s a。
[46] Wei Z,Liang C,Jiang L等。
[47] Du L,Hou X,D等。
[48] Yang Y,例如Huang G等。
[49] Zhu C,Cao M,Zhang H等人。
[50] Hu Ys,LuY。从:ACS,2020,5(11):3633-3636。
[51] Tang Z,Wang S,Liao J等。
[52] Chen 。
[53] Liu L,Zhang Y,Zhao Y等。
[54] Chen ,Li Sheng,Hu 等。锂离子电池三元层氧化物骨科材料故障模式分析[J]。,2019,8(6):1003-1016。
[55] Zhou H,Xin F,Pei B等。
[56] Wang Feng,Tian ,Sun Xueyi等。锂镍酸系统的乘数性能的研究进度[J]。
[57] Lin J,Chen X,Fan E等。
[58] Wang Y,Yin H,AN。
[59] Pei Y,Chen Q,Xiao YC等。
[60] Zhou Q,Huang Z,Liu J等。
[61] Chi Z,Li J,Wang L等。
[62] Fan X,Tan C,Li Y等。
[63] Chen S,He T,Lu Y等。 等。
[64] han y,You Y,Hou C等人。
[65] Liu B,Huang J,Song J等人。
[66] Sun G,Jia C,Di S等人。
[67]张X,Xue Q,Li L等。 等。 et -ion [j]。 ACS&,2016,4(12):7041-7049。
[68] Shi Y,Chen G,Liu F等。
[69] Jiang G,Zhang Y,Meng Q等。
[70] Zhou H,Zhao X,Yin C等。
[71] Su M,Chen Y,Liu H等人。
[72] Meng X,Hao J,Cao H等。
[73] Li J,Hu L,Zhou H等人。
[74] SA Q,JA,Lu Y等。
[75] Zhang R,Zheng Y,Yao Z等。
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