低共熔溶剂浸出废旧锰酸锂电池正极材料锂和锰的研究

低共熔溶剂做为绿色溶剂在废旧锂电池有价组分回收领域研究受到人们日益关注,以废旧锰酸锂电池正极粉为对象,研究了盐酸胍和乳酸低共熔溶剂对锂和锰的浸出性能,考察了浸出温度、浸出液固比和浸出时间等条件对锂和锰的浸出率影响,研究结果表明:采用盐酸胍和乳酸摩尔比1∶2制备的低共熔溶剂,适宜的溶解条件为浸出液固体积质量比为10 mL/g,溶解温度为70℃,浸出时间为2 h,在此条件下锰酸锂正极粉中锂和锰的浸出率分别达到99.27%和99.20%。

锰酸锂电池储存后容量衰减机理

采用商品化的LiMn2O4制作锰酸锂/石墨电池,研究其储存性能,并对储存前后的正极、负极和电解液进行表征分析。结果表明:半荷电常温储存一个月,电池容量衰减3.7%,循环性能得到改善。X射线衍射和透射电镜结果表明:LiMn2O4晶格发生收缩,正极表面形成一层固体电解质(SEI)膜。交流阻抗研究表明:正极阻抗由储存前的62.69Ω增大到储存后的84.64Ω,负极阻抗由储存前的183.1Ω增大到储存后的301Ω。红外光谱分析表明:电解液溶剂和电解质盐均不同程度地发生了分解,锰酸锂电池储存后容量衰减主要是由电极极化、Mn溶解、电解液分解、负极SEI膜增厚等原因造成。

基于回跳电压的锰酸锂电池组SOC估算研究

分析了电池荷电状态SOC的定义,通过电池的Thevenin模型推导出电池离线瞬间产生的回跳电压与电池荷电状态SOC具有一定的正比关系。在考虑了锰酸锂电池组的放电率、放电深度等因素的情况下,对电池离线瞬间产生的回跳电压与电池荷电状态SOC的关系进行实验研究,建立回跳电压和电池荷电状态SOC的函数关系。误差分析结果表明,相对误差最大不超过5%。该方法具有实时测量、误差小和计算量小等特点。

从废旧钴镍锰酸锂电池中回收有价金属的新工艺

提出了一种环境友好型的从废旧钴镍锰酸锂电池中回收锂、钴、镍、锰的新方法.采用苹果酸作浸出剂和双氧水作还原剂对预处理得到的正极活性物质进行还原浸出,并通过研究不同反应条件对苹果酸浸出液中锂、钴、镍、锰浸出率的影响,从而找出最佳反应条件.研究结果表明:最佳反应条件为反应时间30min、反应温度80℃、苹果酸浓度1.2mol/L、液液体积比为1.5%、固液比40g/L.在此条件下,苹果酸浸出液中锂、钴、镍、锰浸出率分别达到了98.9%,94.3%,95.1%和96.4%.

锰酸锂电池中水分及产气的研究

考察了不同比表面积、pH值等物性参数的锰酸锂正极材料的吸水特性影响,发现低比表面和低pH值的锰酸锂吸水性最弱。采用相同正极,不同水分含量的负极组装成5 Ah动力电池,随着内部水分含量的增大,电池55℃高温的衰减速率加大,而且水分高的电池出现严重的内部产气现象,重点对电池产生气体进行了分析,得到气体主要来自于电解液中的EC分解及DMC和EMC溶剂的挥发。

空气气氛中新型锰酸锂电池正极材料的合成

主要通过X射线衍射(XRD)和差热分析法(DTA)对空气气氛中合成锰酸锂的过程进行分析,利用Kissinger法和Doyle-Ozawa法对反应过程中不同阶段的表观活化能进行计算,通过Kissinger法得到不同反应阶段的频率因子、反应级数及动力学方程等。通过对由MnO_2和LiOH·H_2O合成尖晶石型锰酸锂的动力学进行分析,可为锰酸锂的制备提供一定的理论依据。通过粒度分析、扫描电子显微镜法(SEM)及X射线衍射光谱法(XRD)分析可发现,经过理论优化后的工艺所合成的LiMn_2O_4的颗粒较均匀、形貌较规则且物相较纯净。

电动汽车锰酸锂电池中锰的回收和处理研究

针对汽车废旧锰酸锂电池回收需求,通过设计工艺流程对锰酸锂电池正极材料进行回收。结果表明经酸浸后,在80℃温度下,经800℃处理后的LiMn_2O_4的溶解率最高,同时锰的回收率高达96.10%。由此验证该回收工艺流程在锰回收方面的可行性。

大容量锰酸锂电池的安全性能研究

采用商品化的LMnO4和石墨作为正负极材料制作锰酸锂动力电池（347080-16Ah），并对其进行热冲击、穿刺、短路和过充安全等试验。试验结果显示，电池经过热冲击、穿刺和短路测试后，未发生爆炸、起火现象；但是3C／10V过充后，电池发生爆炸，并放出大量黑烟，电池表面最高温度达到290℃；黑烟的主要成分是CO2、CO、H2、CH4、C2H6、C2H4和炭黑，爆炸后的粉末主要成分为C、MnO和Li2CO3。

车用锰酸锂电池使用寿命的试验研究

基于混合动力城市客车在北京公交线路运行的实测数据,制定了车用锰酸锂电池使用寿命试验的循环工况,在此工况基础上对某型号车用锰酸锂电池组进行使用寿命试验,通过对5 000循环试验中电池容量衰减数据进行拟合和外推,来预测电池的使用寿命。另外,在分析影响电池使用寿命因素的基础上,提出了一种加大电流的电池寿命强化试验方法,并给出电池寿命的换算公式。

大功率圆柱形锰酸锂电池的电化学性能

锂离子电池具有现在其他电池无法具有的大容量、高倍率和环保安全性等特点。本文成功制造出大功率圆柱形锰酸锂锂电池,经电化学性能测试该电池具有大功率放电性能,电池容量较大,寿命较长,比较适合未来电动汽车。

锰酸锂电池正极材料晶体图像分析及性能测试

由于尖晶石锰酸锂电池的锰易溶于电解液中,使电池的储藏性能差、循环寿命短,尤其在高温下(60℃以上)这种现象更为明显。由于锰酸锂的表面结构及其界面的反应对锰的溶解影响较大,为了减小其晶界的面积进而减少锰的溶解,利用计算机设计了一种类球形的锰酸锂颗粒,通过这一方法提高锰酸锂材料晶体结构的稳定性和高温循环性能。研究表明,所设计的类球形锰酸锂正极材料为原料制备成的电池具有较好的循环性能,常温下1 C放电循环2 000次后,电池容量保持率约为82%,在高温下进行500次循环后,容量保持率仍高达82%左右。

锰酸锂电池掺杂钴镍对电化学性能影响研究

通过烧结法向锰酸锂电池的正极材料中分别掺杂钴和镍后得到相应的电池,同时制备得到纯相的锰酸锂电池。通过X射线衍射仪、等离子发射光谱仪、电化学性能测试系统及电子扫描电镜等对其产物的组成、微观形貌、结构特征及充放电特性等进行表征。研究表明,所制备的掺杂钴和镍的锰酸锂电池的结晶度较高、颗粒较均匀且无明显的杂质相;掺杂钴和镍的锰酸锂电池的首次放电比容量分别为118.5、108.2 mAh/g;50次循环后,放电比容量分别为110.8、101.9mAh/g,50次循环后比容量的保持率分别为93.5%、94.2%。

铬离子掺杂锰酸锂电池高温溶解性的图像分析

结合扫描电镜图像研究不同温度下LiMn_(2-x)Cr_xO_4中铬离子和锰离子的溶解性能。当LiMn_(2-x)Cr_xO_4粉末浸入到含有LiPF_6的电解液时,铬离子和锰离子就会溶解。增加LiMn_(2-x)Cr_xO_4中的铬离子,在常温和高温条件下,锰离子的溶解量均大幅减小。在LiMn2O_4中掺杂铬离子,会抑制高温下锰离子的溶解反应,因此会导致容量衰退。此外提高浸泡温度,会使铬离子和锰离子的溶解量大幅增加。温度在铬离子掺杂和非掺杂LiMn_2O_4的溶解中起着关键作用。

锰酸锂电池热失控特性研究

以方形锰酸锂电池为研究对象,利用ARC绝热量热仪研究电池热失控温度,通过跟踪搜索获得锰酸锂电池热失控温度为211.16℃。通过加热和过充不同触发方式诱发电池热失控。在加热触发热失控时,电池热失控后仅会多次喷射白色烟雾,无明火,电池表面最高温度411.5℃;在过充触发热失控时,电池本体鼓胀程度明显,爆喷后立即喷射剧烈火焰,持续一定时间后达到稳定燃烧,最后明火燃烧减弱直至熄灭,电池表面最高温度155.7℃。实验过程中采集电池正负极极耳及表面的温度,电池极耳及表面的温度大于80℃,温升速率大于1℃/s且持续3 s以上时,证明电池已发生了热失控,可以以上述参量作为电池热失控的判定依据。

锰酸锂电池极片压实密度与材料粒度分布关系

为了使锰酸锂材料的粒度分布得到改善,对锰酸锂电池极片压实密度与材料粒度分布的关系进行分析。研究结果表明,当锰酸锂材料的粒度D_(10)为6.335μm、D_(50)为11.428μm、D_(90)为19.433μm,且D_(90)-D10为13.098μm时,材料的粒度分布比较集中,且此时极片的压实密度最高约为3.16 g/cm3,所对应的电池1 C的初始放电比容量约为106.2mAh/g,50次循环后其容量大约衰减4.23%,此时所得电池具有较好的性能且满足锂电池厂的相关要求。

综合回收废锰酸锂电池中有价成分的实验研究

本文对废锰酸锂电池中的有价成分进行了综合回收试验。针对锰酸锂和石墨混合粉体进行酸浸:当硫酸的浓度为0.5 mol/L、双氧水的浓度为6%时,LiMn_(2)O_(4)基本上完全分解并浸出,从而获得较纯的石墨;对锰酸锂酸浸液进行电解,可制备出纯度为98.41%的MnO_(2),但电解产物结晶度低,含有较多的非晶成分。针对铝箔和铜箔混合体进行碱浸可实现铝箔和铜箔分离,采用含有NaAlO_(2)的滤液制备出纯度为95.14%的Al(OH)_(3);将废铜箔压制成片作为阳极,在Cu^(2+)45 g/L、H_(2)SO_(4) 185 g/L、反应温度50℃、电解时间2 h、极间距3 cm、电流密度400 A/m^(2)的条件下进行电解精炼,电流效率为96.2%,电解精铜的纯度达到98.96%。

不同剂量粘结剂对锰酸锂电池电化学性能的影响

可充电锂电池具有比能量高、质量轻、绿色环保等优点,是极具发展前景的研究方向.其中锂电池电极中粘结剂的不同剂量影响着电极粘结力、电极柔韧性、电极电化学稳定性等,从而影响整个电池的性能,故选择最适合剂量的粘结剂尤为重要.可充电锂电池的活性物质:粘结剂:导电剂的最佳比值为8:1:1,本着节省材料的原则,此次实验制备的扣式电池中分别采取0.05、0.06、0.07克的粘结剂制备成二次锂离子电池进行测试,分别用CV、EIS、电池充放电及循环特性对其电化学性能进行表征分析.实验结果表明:粘结剂剂量为0.06克的电池充放电性能最好,可逆容量最好,EIS的阻抗值最小,且在该剂量下制备的电极内阻小,电极电导率高,制备的电池首次充放电比容量分别为131.19mAh/g和134.19mAh/g.当充放电倍率电流增加到5C时,可逆放电比容量仍有54mAh/g,且电池库伦效率高达98.98%.

梯次利用锰酸锂电池充放电特性研究

以梯次利用锰酸锂电池为实验对象,搭建储能电池测试平台,开展了恒压充电电压、恒流充电电流、恒功率充放电、环境温度等对电池组容量、内阻、电压一致性的影响实验研究。实验结果表明,将单体电池恒压充电截止电压设置在高于电池充电平台电压0.2 V时,可以在较少时间获得较大充电总容量;在相同的充放电截止电压下,恒流充电电流越大,电池组充入容量越少,单体电池开路电压差越大;静态交流内阻受充电电流变化影响不大,电池组容量主要受充电过程中的动态极化内阻影响;环境温度在-10~20℃时,电池内阻和容量受温度影响较大,环境温度在20~55℃时,电池内阻变化趋于平缓。

锰酸锂动力电池寿命测试方法

以北京奥运会用锰酸锂电池为对象,通过电池的实际运行环境和电池容量衰退多种影响因素的分析,从充放电倍率应力、温度应力和放电深度应力3方面进行与实际运行环境等效的应力条件下的电池寿命测试。利用拟合的衰退数据得到了锂离子动力电池的寿命模型参数,利用线性累积法简化了电池容量衰退模型,提出了一种面向不同实际应用场合的电池寿命测试方法。与模拟混合四季温度的电池寿命数据对比验证了该简化模型的有效性,它有效缩短了电池寿命测试周期。

锰酸锂-石墨电池高温存储容量减少的研究

利用X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体光谱仪(ICP)、电化学工作站与电池检测系统研究了锰酸锂-石墨电池高温存储容量减少的原因。结果表明,存储后正极片中锰酸锂的质量分数与负极片中石墨的质量分数均减少了,锰酸锂晶格表现为收缩,石墨晶格膨胀,正极片中的Mn元素溶出并沉积在负极,负极SEI(solid electrolyte interface)膜生长,造成电池高温存储后放电容量与功率均减少了,容量减少了6.77%,其中5.43%的容量损失由Mn溶出造成,1.34%的容量损失是由SEI的生长与电极反应对石墨界面的破坏造成。