熔盐法再生修复退役三元动力电池正极材料
发布时间：2021-04-10 23:15
本文主要针对普遍使用的废弃锂离子电池正极材料NCM523进行绿色回收,工艺极富创新性,且简单可行,直接对废弃三元正极材料进行NCM523再生修复。在空气气氛中,采用低共熔混合物LiNO3-LiOH为锂盐进行补锂修复再生,从而把废弃失效的NCM523重新修复成初始比容量的材料。X射线衍射（XRD）、电感耦合等离子光谱发生仪（ICP）、扫描电子显微镜（SEM）结果表明通过熔融的锂盐为失效正极材料补锂,并加以短暂煅烧过程可以将失效的正极材料组分和晶体结构都恢复至原始状态,电化学结果显示,在0.1 C的充放电电流密度和2.8～4. 25 V的电压范围内,300℃/3 h-850℃/4 h修复再生后的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2首次放电比容量为161. 2mA·h/g （0.1 C）,充放电库仑效率为87. 8%。1 C条件下循环100次后,放电比容量为132. 6 mA·h/g,相比于未处理的废弃三元正极材料,倍率性能和循环性能得到大幅度提高,与商业NCM523材料相差无几。...
【文章来源】：储能科学与技术. 2020,9(03)CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
失效三元正极NCM523极片的TG-DTG图(a)和红外光谱图(b)
新鲜的和循环的颗粒SEM图像和尺寸分布如图3所示，结果表明失效三元正NCM523材料在不同条件下修复再生前后的形貌和粒度几乎保持不变。修复再生后的三元正极NCM523材料的SEM图像所有样品均表现出相似的形态和粒径分布，说明再生方法不影响其形态和粒径[16]。2.5 电化学性能分析
从图2中可得出结论，所有样品的特征峰与相关文献报道的图谱完全一致，不存在杂相，衍射峰强而尖锐，半峰宽窄，说明晶体结晶性良好，为α-NaFeO2型六方层状结构，但是各样品的衍射峰强比、特征峰的分裂程度还是有所差异。修复再生后材料的XRD图谱如图2所示，修复再生后的材料都有很高的强度比I(003)/I(104)，说明具有很好的的层状结构[11]。将不同样品的XRD图谱进行Rietveld结构精修结果见表2，所得晶胞参数a（表征层内金属-金属的距离）、c（表征层间距）、c/a（表征各向异性）、混排率、I003/I104（表征阳离子混排程度）归纳于表2。c/a>4.9时代表形成了层状结构，层状结构形成好坏和该值为正相关关系[12]。c/a值越大可间接表明锂离子在层间的脱嵌程度越顺畅，I003/I104峰强比值和阳离子混排程度呈负相关关系，比值<1.2通常认为Ni2+占据了Li+位，这样混排会使三元材料出现不可逆容量损失[13]。(110)和(018)峰的分裂表征的是二维层状结构，分裂程度越大则结构越好[14]。当I003/I104>1.2，电化学性能则越好。显然300℃/3 h-850℃/4 h为最理想的样品，结晶度高且离子混排程度最小，层状结构也最好，相应的电化学性能也最好。300℃/2 h样品晶格发育不完善，材料六方晶胞的形成无序化严重[15]，继续保温时长延长至4 h,(110)和(018)峰的分裂不明显，特征双峰的分裂程度和I003/I104值反而趋降，这可能是保温时长过长，形成了非晶态物质，阳离子混排程度明显，导致层状结构蜕变[16]，所以保温3 h是相对合适的保温时长。2.4 SEM分析
本文编号：3130510
【文章来源】：储能科学与技术. 2020,9(03)CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
失效三元正极NCM523极片的TG-DTG图(a)和红外光谱图(b)
新鲜的和循环的颗粒SEM图像和尺寸分布如图3所示，结果表明失效三元正NCM523材料在不同条件下修复再生前后的形貌和粒度几乎保持不变。修复再生后的三元正极NCM523材料的SEM图像所有样品均表现出相似的形态和粒径分布，说明再生方法不影响其形态和粒径[16]。2.5 电化学性能分析
从图2中可得出结论，所有样品的特征峰与相关文献报道的图谱完全一致，不存在杂相，衍射峰强而尖锐，半峰宽窄，说明晶体结晶性良好，为α-NaFeO2型六方层状结构，但是各样品的衍射峰强比、特征峰的分裂程度还是有所差异。修复再生后材料的XRD图谱如图2所示，修复再生后的材料都有很高的强度比I(003)/I(104)，说明具有很好的的层状结构[11]。将不同样品的XRD图谱进行Rietveld结构精修结果见表2，所得晶胞参数a（表征层内金属-金属的距离）、c（表征层间距）、c/a（表征各向异性）、混排率、I003/I104（表征阳离子混排程度）归纳于表2。c/a>4.9时代表形成了层状结构，层状结构形成好坏和该值为正相关关系[12]。c/a值越大可间接表明锂离子在层间的脱嵌程度越顺畅，I003/I104峰强比值和阳离子混排程度呈负相关关系，比值<1.2通常认为Ni2+占据了Li+位，这样混排会使三元材料出现不可逆容量损失[13]。(110)和(018)峰的分裂表征的是二维层状结构，分裂程度越大则结构越好[14]。当I003/I104>1.2，电化学性能则越好。显然300℃/3 h-850℃/4 h为最理想的样品，结晶度高且离子混排程度最小，层状结构也最好，相应的电化学性能也最好。300℃/2 h样品晶格发育不完善，材料六方晶胞的形成无序化严重[15]，继续保温时长延长至4 h,(110)和(018)峰的分裂不明显，特征双峰的分裂程度和I003/I104值反而趋降，这可能是保温时长过长，形成了非晶态物质，阳离子混排程度明显，导致层状结构蜕变[16]，所以保温3 h是相对合适的保温时长。2.4 SEM分析
本文编号：3130510
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3130510.html
