废旧锂离子电池回收利用的研究现状

目前废旧锂离子电池的回收利用，重点是电极材料中有价金属的回收，主要是应用酸浸和溶剂萃取相联合的湿法冶金技术，其次将电化学技术用于浸出液中金属的沉积和对失效电极材料的直接修复也有相关的研究报导。根据锂离子电池的发展和未来的环境要求，今后的回收利用将朝综合处理和多元化处理技术的方向发展。     

Multi-level energy analysis of emerging technologies: a case study in new materials for lithium ion batteries

A range of new nanomaterials to replace the active materials in lithium ion batteries are currently being studied and employed in an attempt to overcome various performance limitations of previous technologies. Nanomaterial production and manufacturing techniques appear to fit into a general trend towards more energy intensive production methods for high-tech goods. This does not necessarily imply an increase in lifecycle energy use; artefacts that consume or transform energy during use could possibly regain this increased initial input via increased efficiency in use. In particular, this paper highlights that larger gains could be possible if the artefact in question allows a given service to be provided via an alternative and more efficient system entirely.The lifecycle energy efficiencies of lithium ion batteries constructed from several new advanced materials are analysed with several different system boundaries. Although nanomaterials require more energy input to produce, the implications of nanomaterials for energy flows in the use phase (i.e. driving), and higher levels such as the architecture of future transport fuel production systems are much larger in magnitude than the initial lifecycle inputs for producing the materials in question.     

锂电池回收液NMP精馏小试研究

采用精馏工艺对锂电池回收液中的N-甲基吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)进行回收。考察了pH值、回流比、塔压等因素对工艺流程的影响。结果表明:此工艺有较好的回收效果,当pH值控制在7.0~10.0,蒸发罐的压力为7.5 kPa,蒸馏塔的压力分别为7.5和5.5 kPa,蒸馏塔回流比分别为3和0.5时,NMP回收率高达99.98%,符合工业生产要求。     

锂离子电池正极材料的回收及再制备

通过湿化学法从废旧锂离子电池中回收得到Li+、Co2+的硝酸溶液,以此为钴源,与Ni(NO3)2.6H2O、Mn(NO3)2按化学计量比混合,用草酸盐共沉淀法制备草酸盐前驱体,然后按Li过量5%加入Li2CO3混合,在空气中于800～950°C煅烧15 h得LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2,研究了煅烧温度对材料结构、形貌以及电化学性能的影响。结果表明,900℃保温15 h制备的LiCo1/3Mn1/3Ni1/3O2正极材料,为理想的(α-NaFeO2层状结构,颗粒为大小均匀的球形,在2.5～4.3 V的电压范围内,以0.1 C的恒定电流进行充放电,其首次充放电比容量分别为194.3和150.9 mAh/g,10次循环之后的容量保持率为89.9%,放电比容量为135.0 mAh/g。     

废旧锂离子电池资源化技术研究

通过介绍废旧锂离子电池的组成成分及近年来废旧锂离子电池资源化处理技术的研究进展,提出目前主要回收方法有溶解分离法和直接回收正极材料的新型方法等,并对现有研究中存在的二次污染、安全性问题进行了初步探讨。     

锂离子电池替代铅蓄电池的环境风险对比分析与思考

目前中国市场上使用的蓄电池主要为锂离子电池和铅蓄电池,这两种电池在组成材料、技术成熟度、价格水平、生产使用过程及再利用过程等方面等皆不相同。通过对比分析两种蓄电池环境风险,可以发现锂离子电池和铅蓄电池各自存在优缺点,要"取代"或"淘汰"铅蓄电池是不全面和不客观的,目前比较切合实际的是实现两者的取长补短、优势互补和共同发展。     

锂同位素示踪大陆风化:进展与挑战

大陆风化制约着地表物质循环及其从陆地向湖泊/海洋的迁移,并通过消耗大气CO_2调节长时间尺度的全球碳循环和气候变化,因此如何有效示踪大陆风化是地球表生过程研究的重要科学问题之一。锂(Li)的两个同位素(~6Li和~7Li)拥有巨大相对质量差、无化合价变化,且不受氧化还原条件和生物作用影响等优势,赋予Li同位素体系具备示踪大陆风化的潜力。然而,风化体系中Li的来源和分馏的制约要素争议颇多。本文从储库、风化壳、河流体系、淋滤实验和模型模拟等方面综述了目前Li同位素示踪大陆风化的研究现状和存在的挑战。最后指出,在示踪大陆风化方面,Li同位素具有其独特的作用,建议细化岩石/矿物淋滤实验、大小流域相结合、加强多同位素体系相互补充与验证、以及计算机模型模拟,有望减少Li同位素示踪大陆风化的不确定性。     

磷酸铁锂电池不同应用场景的生命周期评价

为评估磷酸铁锂(LFP)电池梯次应用的生命周期环境影响,设定直接应用和梯次应用2个应用场景,采用生命周期评价(LCA)方法,对应用场景生命周期各阶段的环境影响及其贡献进行分析.功能单位设定为应用总容量1GWh的LFP电池作为通讯基站(CBS)储能电池,循环寿命为800次.结果表明,2个应用场景的环境影响热点均为储能应用...     

车用钛酸锂电池生命周期评价

为评估车用钛酸锂（LTO）电池对能源、环境与资源的影响,构建了包括重制与二次使用阶段在内的车用锂电池全生命周期评价模型,以某款国产纯电动客车用钛酸锂电池包为评价对象,计算得出每kW·h钛酸锂电池全生命周期的总能量消耗（CED）、全球变暖潜值（GWP）和不可再生矿产资源耗竭潜值（ADP（e））分别为2.80×10⁴MJ、1.86×10³kg CO₂eq.以及4.77×10^-3kg Sbeq.其全生命周期CED与GWP主要与两个使用阶段中由电池充放电效率引起的能量损耗相关,生产阶段GWP主要来源于正负极材料、铝制材料和N-甲基吡咯烷酮.基于全生命周期存储-释放每MJ能量的视角,发现二次使用可显著降低电池全生命周期GWP;与已有研究中其他锂电池对比可知LTO电池生产阶段GWP最低.     

退役三元锂电池循环利用系统减碳效率评估及优化分析

随着我国新能源汽车产业的快速发展,大批动力电池进入退役期.针对退役动力电池循环利用现状,识别降本减碳协同效应并开展系统优化分析,成为重要研究课题.本文综合采用生命周期评价和生命周期成本方法,分析了当前我国退役三元锂电池循环利用系统的碳足迹和经济成本.结果表明,1GWh容量的退役三元锂电池循环利用系统碳足迹和生命周期成本分别为-2.33×10⁷kgCO₂eq和-33613.15万元.结合碳足迹和生命周期成本二维指标开展减碳效率评估和情景分析发现,相对于现实系统,汽车生产商主导的优化情景减碳效率较低,提高梯次利用比例的优化情景具有最优减碳效率.通过提高梯次利用比例和采用先进资源化技术均能够显著提升退役三元锂电池循环利用系统的减碳效率.     

江西西北部锂及稀有金属成矿条件及找矿潜力分析

江西西北部地区锂及稀有金属矿成矿地质条件优越,有闻名全国的雅山、同安等超大型稀有金属矿床及众多含锂瓷石矿床,矿床类型较多,资源潜力巨大。本文通过论述江西西北部地区锂及稀有金属矿床的成矿地质背景、主要锂矿床地质特征、锂矿床成因及成矿模式,总结该区锂及稀有金属矿床成矿规律、找矿标志和找矿潜力。结果表明:江西西北部地区锂及稀有金属矿属岩浆晚期残留岩浆气液生成,其找矿标志为多期次侵入浅色细粒花岗岩且花岗岩中F、Nb、Ta、Li、Rb、Cs含量高,隆起区断裂构造发育和相互交切部位,钠长石化、锂云母化、黄玉化等蚀变现象,Li、Nb、Sn、W等亲氧元素异常,Nb、Ta、Sn、W等重矿物异常等。通过对甘坊及雅山地区锂资源量进行半定量估算,根据雅山地区物化探异常走势图及成矿岩体标志等,认为路口—雅山、高岭—江家岭为两个重要找矿潜力区。     

工业废液中镍钴的回收及在锂离子电池正极材料中的应用

探索了从废液中回收镍钴在空气气氛下合成锂离子电池正级材料ＬｉＮｉ２Ｃｏ１－ｘＯ２的方法和工艺。结果表明，合成材料的充放电性能都比较好，ＬｉＮｉ０．３Ｃｏ０．７Ｏ２在６００℃６ｈ－７５０℃１６ｈ时制得的产物初始充电容量达１５４．９３８ｍＡｈ／ｇ，接近用分析纯的镍钴原料合成的正级材料ＬｉＮｉ０．３Ｃｏ０．７Ｏ２的首次充电容量（１５６．１４６ｍＡｈ／ｇ），采用镍钴废液合成锂离子电池正极材料，化害为利，经     

锂电池正极材料Li2FeS2的充放电机理与热稳定性

随着移动电子设备的飞速发展,锂电池作为新型的能源载体也取得了巨大的进步。与嵌入式氧化物正极材料相比,Li2FeS2不仅具有理想的循环性能,而且其理论容量达到400mAh／g,约为嵌入式氧化物正极材料的2倍。因此,本文从晶体结构、电化学性能、充放电机制、充放电过程中的离子电导率变化以及热稳定性等方面对Li2FeS2正极材料进行了详细的阐述。     

微生物燃料电池浸取废旧锂电池的影响因素分析

将MFC的阴极还原能力应用于废旧锂电池正极材料LiCoO_2的还原浸取.构建了以弱酸中LiCoO_2作为化学阴极电子受体的双室MFC,探讨了MFC阴极浸取还原LiCoO_2的可行性,并研究了浸取还原过程中阴极液pH、离子强度、固液比等因素对MFC的产电性能与LiCoO_2浸取效果的影响.实验结果表明:MFC阴极还原LiCoO_2使得固相中Co(III)被还原为液相中Co(II)是可行的,MFC能够持续地输出电压,且MFC优于弱酸浸取效果.阴极液pH值越低,MFC的产电性能和LiCoO_2的浸取效果越明显,阴极液pH为1.0时,MFC的最大输出电压为600 m V,60 h时浸取率达到86.5%;随着阴极液中KCl浓度和固液比(S/L)的增加,MFC输出电压和浸取效率也越高;对影响MFC的影响因素分析讨论得出,阴极液pH值是LiCoO_2还原过程中重要影响因素,因此,在后续的实验设计中要重点考虑pH的影响.     

微波焙烧强化废锂离子电池中的金属回收研究

为进一步提高资源回收效率和降低能耗,围绕废锂离子电池正极材料中有价金属的资源回收问题,提出对废锂离子电池正极材料进行微波焙烧前处理以强化提高各有价金属的浸出效率.结果显示,在不同微波焙烧功率条件下均存在最优焙烧时间以获得最佳金属回收率.综合考虑工序、能耗、成本等因素,研究确定微波焙烧功率600W,焙烧时间6min为较优微波焙烧处理条件,以H₂SO₄+H₂O₂为浸出体系,固液比为20g/L,反应温度为80℃,反应时间为60min条件下,Li、Ni、Co、Mn的浸出率分别达96%、85%、76%、52%.微波焙烧对废锂离子电池正极材料中有价金属浸出效率的强化效应主要来源于以下三方面的共同作用：其一,金属颗粒在微波作用下放电产生瞬时高温;其二,在瞬时高温条件下部分金属发生还原反应转化为更易于浸出的化学形态;其三,包覆在物料颗粒表面的有机物得以高效去除,提高金属裸露程度.     

PPy/TiO2光催化微生物燃料电池产电及在钴酸锂浸出中的应用

以无水氯化铁为氧化剂,碳纸为基板,通过化学氧化法制备聚吡咯/二氧化钛（PPy/TiO₂）光电阴极,采用XRD、IR、SEM对光催化材料进行表征.以碳纸为阳极;碳纸、TiO₂改性碳纸和PPy/TiO₂改性碳纸为阴极,构建双室微生物燃料电池（MFC）.在光照条件下,研究了MFC废水处理效果、产电性能及阴极钴酸锂的浸出情况.结果表明：PPy/TiO₂改性碳纸最大功率密度为10425.7mW/m²,分别是碳纸和TiO₂改性碳纸的1.97和1.86倍;PPy/TiO₂改性碳纸阴极Co（Ⅱ）浸出率为47.8%,分别是碳纸和TiO₂改性碳纸的1.87和1.76倍.     

PPy/TiO2光催化微生物燃料电池产电及在钴酸锂浸出中的应用

以无水氯化铁为氧化剂,碳纸为基板,通过化学氧化法制备聚吡咯/二氧化钛（PPy/TiO₂）光电阴极,采用XRD、IR、SEM对光催化材料进行表征.以碳纸为阳极;碳纸、TiO₂改性碳纸和PPy/TiO₂改性碳纸为阴极,构建双室微生物燃料电池（MFC）.在光照条件下,研究了MFC废水处理效果、产电性能及阴极钴酸锂的浸出情况.结果表明：PPy/TiO₂改性碳纸最大功率密度为10425.7mW/m²,分别是碳纸和TiO₂改性碳纸的1.97和1.86倍;PPy/TiO₂改性碳纸阴极Co（Ⅱ）浸出率为47.8%,分别是碳纸和TiO₂改性碳纸的1.87和1.76倍.