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電池三元材料回收 |
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1:噴霧干燥法較共沉淀法過程簡單,制備速度快,所得材料形貌并不亞于共沉淀法,有進一步研究的潛力。高鎳三元正極材料的陽離子混排和充放電過程中相變等缺點,通過摻雜改性和包覆改性能夠有效得到改善。
2:在抑制副反應發(fā)生和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的同時,提高導電性、循環(huán)性能、倍率性能、存儲性能以及高溫高壓性能,仍將是研究的熱點。
3:這種材料之所有具有高電壓的特點,而且充放電機理與后續(xù)充電不同:充電會引起結(jié)構(gòu)的變化,這種變化反映在充電曲線上有兩個以 4.4V 為分界的不同的平臺,第二次充電過程中,其充電曲線不同于次的曲線,由于次充電過程中Li2O從層狀結(jié)構(gòu)的Li2MnO3中不可逆的脫出,在4.5V左右的平臺消失。
1:目前,按照鎳鈷錳的比例不同,商業(yè)化的三元材料產(chǎn)品型號從111三元材料到424、523、622、811三元材料,甚至更高的鎳含量。隨著鎳含量遞增,電池能量密度也相應得到了提高。
2:其中,111型材料由于制備工藝和使用環(huán)境較易控制,是目前市場產(chǎn)業(yè)化運用成熟的材料。
3:622產(chǎn)品系列擁有更高的能量密度,隨著其生產(chǎn)工藝的日益成熟穩(wěn)定,622產(chǎn)品已經(jīng)進入工業(yè)化應用階段。
4:811產(chǎn)品仍需要繼續(xù)研發(fā),尚未有電池廠家投入大規(guī)模商業(yè)應用,這是由于鎳含量太高,堿性太高,材料制備和使用都存在很大困難。
共沉淀法也稱液相法,以沉淀反應為基礎(chǔ)。一般以一種或多種金屬離子的鹽溶液為原料,在沉淀劑及配位劑作用下經(jīng)過并流反應生產(chǎn)沉淀物,經(jīng)過濾、洗滌、干燥工序后得到產(chǎn)物或前驅(qū)體,
與鋰鹽固相混合后在一定溫度和氣氛中煅燒一定時間后得正極材料。
共沉淀法具有反應計量準確、反應溫度低、操作簡單、條 件易于控制、重現(xiàn)性好、電化學性能穩(wěn)定等優(yōu)勢,成為商業(yè)用 合成該材料主要方法。
但共沉淀過程中反應物濃度、溫度、pH值、加料速率和攪拌速率決定材料的粒徑大小、元素分布、 晶型等物性參數(shù)。因此,需要嚴格控制各工藝參數(shù)。
Li等采用高溫固相反應制備出球形顆粒良好的三元層狀氧化物LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2。以Ni0.5Co0.2Mn0.3(OH)2 和Li2CO3為原料,配鋰量為1.06。
Hua等采用混合氫氧化物共沉淀的方法制備出具有層狀結(jié)構(gòu)的Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2前驅(qū)體??疾炝朔磻^程pH的控制對顆粒結(jié)構(gòu)、形貌、粒度分布、振實密度的影響。
X射線衍射光譜法測試結(jié)果中分裂的(006, 102)和(108, 110)特征峰說明材料具有層狀結(jié)構(gòu)。透射電子顯微鏡法測試結(jié)果表明在共沉淀反應過程中(001)晶面為擇優(yōu)取向。
電化學性能測試結(jié)果表明前驅(qū)體的層狀結(jié)構(gòu)決定LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的電化學性能。燒結(jié)處理方案為經(jīng)過500℃預燒結(jié)5h,空氣氛圍中再經(jīng)過960℃燒結(jié)12h得到樣品。
此法制備的產(chǎn)物具有化學成分均勻、純度高、粒徑分布窄 且均勻、熱處理溫度低、化學計量比可控制等優(yōu)點。
但是此法的缺點也很明顯,包括:產(chǎn)物的形貌難控制、成本高、操作 繁雜、工業(yè)化難度大。目前該方法于實驗室研究。
該方法具有材料粉體團聚少,形貌好且均勻,顆粒單體分散性好、振實密度高的優(yōu)勢。噴霧干燥法因自動化程度高、制備周期短、無工業(yè)廢水產(chǎn)生等優(yōu)點,被視為是一種應用前景非常廣闊的三元材料的生產(chǎn)方法。
三元材料,是一種層狀化合物,脫鋰后的熱穩(wěn)定性不夠理想,容易引起失氧和相變。而且在200℃左右材料就會分解,發(fā)生熱失控。
如何提高三元材料的安全性,簡單說幾點比較重要的:從三元材料本身來講,進行陶瓷氧化鋁的包覆,控制Ni的含量在合理的范圍,其次在和電池體系中其他材料的配合上也要下功夫研究,例如電解液添加劑的匹配,陶瓷隔離膜的選擇等。
回收鈷酸鋰,鈷粉,氧化鈷,四氧化三鈷,電池正極,鎳鋰電池,鎳廢料,稀有金屬
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