废旧磷酸铁锂电池正极材料固相法再生研究进展
发布时间：2021-02-27 21:25
新能源汽车的发展带动了锂离子动力电池产销量的增长,其中磷酸铁锂电池（LFPBs）占有较大的市场份额。由于锂离子电池寿命有限,废旧LFPBs数量逐年增加,其含有丰富的金属资源,也存在环境危害,因此开展废旧LFPBs回收研究具有经济效益和环境效益。固相法再生是废旧LFPBs回收的主流方案,为此综述了废旧LFPBs固相法再生的方法,包括无氧化预处理再生和氧化预处理再生,并对比了各种方法的优缺点。无氧化预处理再生法可制备具有良好晶型的正极材料;氧化预处理再生法可控制再生正极材料的含碳量,有助于进一步提升LFPBs的电化学性能。
【文章来源】：无机盐工业. 2020,52(09)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同温度下再生制备的正极材料的循环性能（a）及倍率性能（b)[5]
补加元素再生是通过定量补加锂源、铁源、磷源等再经过高温煅烧以再生制备材料。杨秋菊等[7]将含粘结剂和导电剂的正极废料按照n(Li）∶n(Fe）∶n(P)=1∶1∶1和1.1∶1∶1补加所需元素，在700℃±15℃（N2气氛）煅烧12 h。再生后废料的杂相峰消失，铁与锂物质的量比为1∶1.1制备的正极材料在0.1C倍率下的首次放电比容量最高为141.5 mA·h/g，在1C下循环100次后仍有97.84%的容量保持率。卞都成等[8]将在400℃（N2气氛）分离出的正极废料补加10%和20%（物质的量分数）Li2CO3以及15%（质量分数）葡萄糖后，在350℃和650℃（N2气氛）两段煅烧获得再生正极材料（见图2），再生后的正极材料与处理前的正极材料相比粒径分布更均匀，颗粒直径更小，形状更规则。在0.1C放电倍率下，补加10%Li2CO3再生的正极材料有最高放电比容量156.1 mA·h/g，在20C放电倍率下放电比容量仍有73 m A·h/g，在0.5C倍率下经200次循环容量几乎没有衰减。但是，再生正极材料的含碳量偏高。谢英豪等[9]按照n(Li）∶n(Fe）∶n(P)=1.05∶1∶1补加所需元素，并调节最终含碳质量分数为3%、5%、7%,700℃（N2气氛）煅烧24 h。含碳5%的再生正极材料在0.1C倍率下有最高首次放电比容量148.0 mA·h/g,1C下循环充放电50次容量保持率为98.9%。陈永珍等[10]将在400℃（Ar气氛）分离的正极废料按照n(Li）∶n(Fe）∶n(P)=1.05∶1∶1补加所需元素，再继续补加过量的Li、Fe、P元素，使回收的LPF与新生成的LFP物质的量比为1∶0.5、1∶1.0、1∶1.5。在0.1C放电倍率下，回收的LPF与新生成的LFP物质的量比为1∶1制备的正极材料具有最高放电比容量134 m A·h/g，经过50次充放电循环后放电比容量为115.3 m A·h/g。补加元素再生制备的正极材料具有良好的晶型，但是含碳量仍然偏高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]废旧电池磷酸铁锂正极的中温回收及再生[J]. 董重瑞,赵光金,赵栋,蒲想军,陈重学. 电源技术. 2019(02)
[2]废旧磷酸铁锂材料碳热还原固相再生方法[J]. 陈永珍,黎华玲,宋文吉,冯自平. 化工进展. 2018(S1)
[3]废旧磷酸铁锂材料的固相再生及电化学性能研究[J]. 陈永珍,黎华玲,宋文吉,冯自平. 化工学报. 2018(12)
[4]我国锂资源开发的生产工艺现状[J]. 冉敬文,刘鑫,裴军,尹文旭. 广州化工. 2016(13)
[5]固相补锂法再利用废旧LiFePO4正极材料及电化学性能[J]. 卞都成,刘树林,田院. 无机盐工业. 2016(02)
[6]废旧LiFePO4正极材料的循环利用及电化学性能[J]. 卞都成,刘树林,孙永辉,杨则恒. 硅酸盐学报. 2015(11)
[7]从废旧动力电池中回收制备磷酸铁锂[J]. 谢英豪,余海军,欧彦楠,李长东. 电源技术. 2014(12)
[8]废旧动力锂离子电池中磷酸铁锂的再生[J]. 杨秋菊,赵世超,王楠,李肖肖. 电池. 2014(01)
本文编号：3054819
【文章来源】：无机盐工业. 2020,52(09)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同温度下再生制备的正极材料的循环性能（a）及倍率性能（b)[5]
补加元素再生是通过定量补加锂源、铁源、磷源等再经过高温煅烧以再生制备材料。杨秋菊等[7]将含粘结剂和导电剂的正极废料按照n(Li）∶n(Fe）∶n(P)=1∶1∶1和1.1∶1∶1补加所需元素，在700℃±15℃（N2气氛）煅烧12 h。再生后废料的杂相峰消失，铁与锂物质的量比为1∶1.1制备的正极材料在0.1C倍率下的首次放电比容量最高为141.5 mA·h/g，在1C下循环100次后仍有97.84%的容量保持率。卞都成等[8]将在400℃（N2气氛）分离出的正极废料补加10%和20%（物质的量分数）Li2CO3以及15%（质量分数）葡萄糖后，在350℃和650℃（N2气氛）两段煅烧获得再生正极材料（见图2），再生后的正极材料与处理前的正极材料相比粒径分布更均匀，颗粒直径更小，形状更规则。在0.1C放电倍率下，补加10%Li2CO3再生的正极材料有最高放电比容量156.1 mA·h/g，在20C放电倍率下放电比容量仍有73 m A·h/g，在0.5C倍率下经200次循环容量几乎没有衰减。但是，再生正极材料的含碳量偏高。谢英豪等[9]按照n(Li）∶n(Fe）∶n(P)=1.05∶1∶1补加所需元素，并调节最终含碳质量分数为3%、5%、7%,700℃（N2气氛）煅烧24 h。含碳5%的再生正极材料在0.1C倍率下有最高首次放电比容量148.0 mA·h/g,1C下循环充放电50次容量保持率为98.9%。陈永珍等[10]将在400℃（Ar气氛）分离的正极废料按照n(Li）∶n(Fe）∶n(P)=1.05∶1∶1补加所需元素，再继续补加过量的Li、Fe、P元素，使回收的LPF与新生成的LFP物质的量比为1∶0.5、1∶1.0、1∶1.5。在0.1C放电倍率下，回收的LPF与新生成的LFP物质的量比为1∶1制备的正极材料具有最高放电比容量134 m A·h/g，经过50次充放电循环后放电比容量为115.3 m A·h/g。补加元素再生制备的正极材料具有良好的晶型，但是含碳量仍然偏高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]废旧电池磷酸铁锂正极的中温回收及再生[J]. 董重瑞,赵光金,赵栋,蒲想军,陈重学. 电源技术. 2019(02)
[2]废旧磷酸铁锂材料碳热还原固相再生方法[J]. 陈永珍,黎华玲,宋文吉,冯自平. 化工进展. 2018(S1)
[3]废旧磷酸铁锂材料的固相再生及电化学性能研究[J]. 陈永珍,黎华玲,宋文吉,冯自平. 化工学报. 2018(12)
[4]我国锂资源开发的生产工艺现状[J]. 冉敬文,刘鑫,裴军,尹文旭. 广州化工. 2016(13)
[5]固相补锂法再利用废旧LiFePO4正极材料及电化学性能[J]. 卞都成,刘树林,田院. 无机盐工业. 2016(02)
[6]废旧LiFePO4正极材料的循环利用及电化学性能[J]. 卞都成,刘树林,孙永辉,杨则恒. 硅酸盐学报. 2015(11)
[7]从废旧动力电池中回收制备磷酸铁锂[J]. 谢英豪,余海军,欧彦楠,李长东. 电源技术. 2014(12)
[8]废旧动力锂离子电池中磷酸铁锂的再生[J]. 杨秋菊,赵世超,王楠,李肖肖. 电池. 2014(01)
本文编号：3054819
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