LiCoO2的化学分解浸取过程

废旧锂离子电池中钴的含量较高．钴具有较强的毒性,且资源稀少．为此,研究了废旧锂离子电池的湿法回收工艺过程,并分析了废旧锂离子电池中钴和锂在硫酸溶液中的漫取过程动力学．采用了解体电池塑料外壳、钢壳、正负极材料、N-甲基吡咯烷酮(NMP)分离铝箔与正极活性材料以及硫酸浸取钴与锂的回收工艺．结果表明,铝片的回收率接近100％,钴和锂的浸取率均超过99．6％,同时分析了漫取过程中的工艺参数对钴和锂的漫取率的影响．     

基于物质流分析的中国钴资源供需形势

 为厘清中国钴资源的供需形势，利用物质流分析2000—2020年中国钴资源流量、存量和供需格局变化。研究发现：（1）中国钴矿进口量逐年提升，对外依存度高，每年均在70%以上，精炼钴产量及净出口量逐年增长，2020年分别达到了8.5万t和1.4万t。（2）钴产品制造量不断提高，从2000年的0.01万t上升至2020年的6.3万t，电池是钴主要的制造产品；在贸易阶段，钴产品整体呈现净出口，2020年净出口量为1.7万t。（3）钴产品在用存量持续上升，2020年达到了12.5万t。钴产品整体回收率低，进一步加大回收是应对钴需求扩张的主要方法。同时，建议提高技术水平，减少加工过程的浪费，降低对于钴资源的依赖，还需要做好资源储备，应对国际局势变化。     

硫酸——甘蔗渣体系浸出提取废旧锂离子电池中的钴

为回收废旧锂离子电池中的有价值金属,采用硫酸—甘蔗渣体系进行酸浸,将钴从废旧锂离子电池电极材料中浸出,并探讨了甘蔗渣对钴浸出效果的影响及反应机理。研究表明:甘蔗渣作为还原剂参与浸出反应,甘蔗渣中的醛基以及反应后的中间产物RCOO.H_2,都可与Co~(3+)反应,将其还原成Co~(2+),替代了价格昂贵且利用率低的H_2O_2,提高了钴的浸出率。钴的浸出反应符合有收缩的未反应核模型,反应前期,表观活化能为22.98 k J/mol;反应后期,表观活化能为38.31 k J/mol。在浸出温度90℃,浸出时间1 h,硫酸浓度2 mol/L,液固比150∶1,甘蔗渣粒径0.3 mm,甘蔗渣添加量0.5 g的最优条件下,钴的浸出率达95.38%。     

废旧钴酸锂离子电池材料中钴、锂的回收工艺研究

针对废旧锂离子电池对环境污染严重、资源浪费大等问题,对锂离子电池材料中的钴、锂回收工艺进行了研究,探索了废旧电池在NaCl溶液中预放电的最佳浓度和时间,对比分析了正极材料与集流体分离的三种方法,优化出酸浸工艺的最佳工艺参数,探索出了钴、锂沉淀的条件.结果显示,废旧电池在1.5 mol/L的NaCl溶液中放电5 h后可降电池电压至安全值;酸浸的最优的工艺参数为C(H~+)=3.5 mol/L,C(Na_2S_2O_3)=0.25 mol/L,T=90℃,Time=2.3 h,浸出率可达到了99.5%;采用NaOH溶液将pH调至8.5左右可以将钴离子完全沉淀,得到Co(OH)_2沉淀物;采用NaOH溶液调节pH12,再加入适量的Na_2CO_3沉淀锂,锂回收率为73%.     

中国锂离子电池回收技术知识产权分析

结合中国废旧锂离子电池行业现状,采用知识产权分析方法对中国废旧锂离子电池资源回收技术发展趋势、核心技术区域、关键技术领域、主要技术发明人情况等进行了系统分析,并归纳总结了锂离子电池资源回收的核心技术要点,梳理出当前锂离子电池回收过程的技术路线分布状况。结果表明:近3年来,伴随着环保政策要求,锂离子电池回收专利文献数量进入了快速增长时期,专利年申请量已突破200件;技术分布于电气/冶金/化学/环保等领域,具有很强的学科领域交叉特性;申请机构中企业的高占比说明该技术的研究具有很强的工业应用价值。随着国家环保方面的政策日益完善和资源需求逐年提升,基于回收技术仍有较大进步空间,可以预测废旧锂离子电池的回收专利量会保持较大的上升趋势。产业政策、特别是污染防治规范与标准等将对相关技术研究与应用提供重要支撑。     

废旧锂离子电池中钴的酸浸出最佳条件探讨

[摘要]钴作为废旧锂离子电池中高价值、重污染的金属成分,其回收非常重要．运用正交实验方法,以盐酸溶液为浸出液,分离回收废旧锂离子电池正极材料中的金属钴．实验设计冷凝回流装置,通过优化因素水平以使钴离子的浸出率达到最大化．研究结果表明,从电池中提取的黑色混合粉末（包括钴酸锂、乙炔黑）中浸出钴离子的最佳条件：盐酸质量浓度为4mol·L^-1,浸出温度为80℃,固液比（混合粉末的质量与盐酸体积之比）为5g·L^-1,浸出时间为2h．在此条件下,钴离子的浸出率达到99．6％．     

振动环境对锂离子电池热失控危险性的影响

基于民航运输锂离子电池过程中所引发的热失控安全问题,以及运输环境存在颠簸。利用自主搭建的实验平台,以21700型单体锂离子电池为研究对象,通过分析锂离子电池在振动环境中开路电压（Open Circuit Voltage,OCV）与内阻变化以及热失控过程中火焰温度与质量损失的变化情况,研究振动环境对锂离子电池性能及热失控危险性的影响。实验结果表明：在振动条件下锂离子电池的OCV基本保持稳定,而内阻值会增加16.7%;相对于空白实验,经过振动处理后锂离子电池发生热失控危险性减弱。直观表现在火焰温度峰值降低9.69%,质量损失减少13.54%;同时利用电压容量微分曲线（dV/dQ）深入分析振动条件对锂离子电池的影响机理。本研究可为提高锂离子电池性能一致性提供理论参考。     

铅在铅酸电池中的资源服务效率

研究铅酸电池系统对铅矿资源的消耗规律·采用资源服务效率作为衡量指标,借助参考年的铅酸电池生命周期铅流图,获得了铅在铅酸电池中的资源服务效率的变化规律·结果表明,保持较高的铅循环率、较低的铅排放率,适当地控制产量增长率,是大幅度提高资源服务效率的有效方法·计算了中国和瑞典铅酸电池系统中铅的资源服务效率现状;通过两者的对比,分析出中国资源服务效率低下的原因,并依此提出了改善对策·     

含钴钨酸盐在锂离子电池中的循环性能表现

基于多金属氧酸盐(POM)在锂离子电池负极材料领域的潜在应用价值,根据文献选择了新型三价钴多金属钨酸盐Ba₃[BW₁₁O₃₉Co~Ⅲ(H₂O)]这一稳定的无机金属杂多酸,对其作为负极材料在锂离子电池应用中的性能进行了全面的测试,并将其与二价钴多金属钨酸盐Ba_3.5[BW₁₁O₃₉Co~Ⅱ(H₂O)]的性能做了对比.结果表明：三价钴材料在200 mA·g^-1的电流密度下循环200圈后仍能保持269.2 mAh·g^-1的比容量,库伦效率达99.29%.即使在0.2～5.0 A·g^-1的电流密度下进行倍率测试,其仍表现出比二价钴材料更好的性能,在电流密度恢复到0.2 A·g^-1后,比容量迅速恢复到454 mAh·g^-1,证明其具有更好的稳定性和倍率性能,为后续含钴钨酸盐在锂离子电池领域的应用提供了更多的参考价值...     

铝壳锂离子电池壳体腐蚀的研究

对锂离子的壳电压进行了研究,并利用极化曲线、ICP和SEM等测试方法分析了铝壳锂离子电池壳体发生腐蚀的原因。结果表明:铝壳锂离子电池的正极与壳体间的电位差较大时,锂离子会嵌入铝壳中,形成松散的锂铝合金,使铝壳发生腐蚀,甚至造成电池漏液;锂离子电池内部流动的电解液越多,电池发生壳体腐蚀的可能性就越大。为了防止电池发生壳体的内部腐蚀,应尽量将锂离子电池正极与铝壳的电位差降低至1,000,m V以内,并且在保证电池性能的基础上降低流动电解液的含量。     

废旧锂离子电池回收利用技术进展

近年来，锂离子电池的广泛应用导致废旧锂离子电池数量急剧增加，回收废旧锂离子电池可以缓解资源短缺和环境污染双重压力。本文从废旧锂离子电池预处理、活性物质回收及再生等方面对废旧锂离子电池回收利用现有的技术进行总结，并对废旧锂离子电池回收技术的未来发展进行展望。     

低压环境下锂离子电池的热失控特性分析

针对锂离子电池航空运输过程中热失控安全问题,设计并搭建了锂离子电池热失控实验室平台。在常压和低压环境下,对电加热触发锂离子电池热失控的特性进行了实验研究。通过实验数据的分析发现,锂离子电池在低压环境下的热失控行为与常压下有很大区别,几乎没有燃烧阶段。低压环境下,锂离子电池热失控过程中池体温度和喷射口温度低于常压环境。通过低压下锂离子电池热失控喷射特性的研究,可为航空货运锂离子电池的安全性研究提供数据支撑和理论支持。     

低压环境下锂离子电池热失控特性研究

针对锂离子电池航空运输过程中热失控安全问题,设计并搭建了锂离子电池热失控实验室平台。在常压和低压环境下,对电加热触发锂离子电池热失控的特性进行了实验研究。通过实验数据的分析发现,锂离子电池在低压环境下的热失控行为与常压下有很大区别,几乎没有燃烧阶段。低压环境下,锂离子电池热失控过程中池体温度和喷射口温度低于常压环境。通过低压下锂离子电池热失控喷射特性的研究,可为航空货运锂离子电池的安全性研究提供数据支撑和理论支持。     

电动汽车用锂离子动力电池电感主动均衡系统

研究了一种单体锂离子动力电池电感主动均衡方案,该方案通过相应的开关控制,将高电量电池的多余能量存储到电感中,并通过电感将能量转移到低电量电池中。详细介绍了方案的结构设计、系统仿真及参数选择、优化。以典型车用锂离子电池模块进行均衡方案测试,结果表明,该方案具有较好的均衡效果和较高的均衡效率。     

经济系统物质流分析指标的国内外政策应用比较研究

经济系统与环境系统关系的失衡引发资源和环境危机。宏观管理决策者越来越重视衡量经济发展所付出的资源环境代价,迫切需要提高经济系统的资源利用效率。自21世纪初以来,基于经济系统物质流分析的物质流指标和以资源产出率为代表的衍生指标工具在国内外资源环境宏观管理政策实践中日渐受到重视,有关国家结合国情积累了不少正反经验。该文首先对经济系统物质流指标在日本、德国等部分发达国家及国际机构的政策应用进行总结,包括目标制定及相关行动等;其次对中国与资源产出率密切相关的资源效率政策及行动进行了回顾;最后,将中国与日本、德国等国的资源效率政策进行了比较。研究表明:相比发达国家,中国更偏重于资源消耗总量控制来提高资源利用效率,资源效率政策和行动方案更综合全面,但在技术创新上激励不足。在此基础上,建议中国未来进一步重视资源效率政策,尽快制定符合中国特点的资源消耗指标体系。     

延长锂离子电池寿命的电动汽车复合电源设计

分析了锂离子电池作为新能源汽车单一电源的局限性和超级电容作为辅助动力源的优势,设计了锂离子电池与超级电容的复合电源系统拓扑结构.然后基于NEDC(欧洲3/4排放标准试验工况)循环工况,结合锂离子电池和超级电容的性能参数对锂离子电池-超级电容复合电源进行参数匹配,利用超级电容器"削峰填谷"的作用来提高锂离子电池的性能和使用寿命.其后,基于整车循环工况试验建立容量衰减模型.最后,采用速度跟随式多目标优化的逻辑门限值控制策略,利用Matlab/Simulink进行仿真计算,验证了复合电源系统拓扑结构设计、容量衰减模型和控制策略的合理性.仿真结果表明,该模型可以将电池的寿命提高50%,使电池避免大电流的冲击,降低了整车使用成本.     

以废旧锂离子电池为原料制备棒状草酸钴粉末

研究从废旧锂离子电池中回收钴并制备棒状草酸钴粉末的工艺。研究结果表明:该工艺采用H2SO4+Na2S2O3为浸出剂对正极材料浸出,在最优条件即液固比为10:1,H2SO4浓度为2.0 mol/L,Na2S2O3浓度为0.15 mol/L,温度为85℃,浸出时间为120 min时,钴的浸出率达96.5%。浸出液中加入碳酸氢铵调节pH至5.0以除出浸出液中的铝和铜,不经过滤操作直接使用次氯酸钠氧化沉淀铁和锰离子,过滤后滤液中仅含铁0.006 g/L,锰0.004 g/L,而钴的损失率仅为1.2%。滤液使用P507萃取分离钴和镍、锂,在相比为1.5:1.0,平衡pH为4.5,P507的体积分数为25%的条件下,经二级逆流萃取后钴的萃取率为99.4%。使用180 g/L的硫酸为反萃剂,相比为4~5时,钴的回收率达99.9%。反萃液使用草酸铵沉钴,沉钴的最优条件为50℃,终点pH为1.5,C2O42与Co2+摩尔比n(C2O42):n(Co2+)=1.15:1。经SEM分析,沉淀而得的钴产品为形貌良好的棒状草酸钴。整个流程方法简便,废旧锂离子电池中钴回收率达到95%,草酸钴中钴含量达31.1%,符合工业要求。     

中国钒资源全生命周期动态物质流分析

 钒在钢铁、化工和航空航天等领域的广泛应用持续推动钒物质流动和供需格局的变化，特别是电池应用的商业化将影响未来能源转型及新能源存储领域的长期发展。为揭示中国钒物质流的变化和未来供需格局，构建了钒的全生命周期物质流分析框架，核算了2000-2019年中国钒的流量、存量和供需情况。研究显示：（1）中国是钒生产和消费大国，含钒钢铁、合金（钒铁合金）是金属钒的主要消费领域，消费占比稳定在85%以上，储能电池作为钒的前沿应用，占钒消费总量的比例也在不断增加；（2）2000-2019年中国是钒初级产品净进口国（5362 t），也是钒制品净出口国（8284 t），全钒液流电池处于出口状态，钒储能技术研究将迎来高峰；（3）2010-2019年钒在用存量增加了5倍，达到120万t，其中电池在用存量增加了24倍，钒开始向电池等新兴行业发展；（4）2000-2019年钒报废量为8.1万t，仅有1.8万t被回收（回收率为23%），提高钒的循环利用可以减少钒原矿资源的开采及其产生的环境影响。     

锂离子电池电极放电深度分布和产热分布研究

锂离子电池电极上的电压和电流分布会导致电极各处产热率和放电深度的不同,进而影响整个单电池的温度分布和放电性能.通过构建锂离子电池电极模型,用以分析电压、电流、产热率、放电深度在锂离子电池电极上的分布.仿真结果表明:靠近极耳区域处的电压梯度及穿过隔膜电流梯度明显大于其他区域;电极上的产热率分布与穿过隔膜电流密度有关;在放电过程中会优先消耗靠近极耳处的活性物质,导致此处的放电深度一直大于平均值;锂离子电池电极放电深度一致性随放电时间增加而提高,而产热率分布一致性则会出现交替增大、减小现象.     

基于电极产热分布的锂离子动力电池热模型

在锂离子电池得到广泛使用的同时,热安全一直是制约锂离子电池进一步发展的重要障碍。通过构建锂离子电池二维电极电-热模型和三维单电池热模型,将二维电极产热分布加载到三维单电池热模型中,同时将三维单电池热模型的温度分布映射到二维电极模型上。对比绝热环境下1C放电和2C放电仿真与实验数据,表面温度与产热率误差均小于5%。基于电极产热分布的热模型可以准确的模拟不同工况下单电池的产热率和温度分布。仿真结果表明产热率在电极上的分布随放电时间而变化;放电倍率对电池温度分布规律没有影响,中心区域温度最高;放电倍率越大,单电池内的温差越大。