废旧磷酸铁锂正极材料修复再生的研究

正极磷酸铁锂(LiFePO_(4))材料结构稳定,而活性锂的损失是电池容量衰减的主要原因之一。通过先除杂、补充元素,再经过高温煅烧对废旧LiFePO4进行再生修复。SEM、XRD和电化学性能测试结果表明:在600℃煅烧20小时条件下,除杂质碳的效果最佳;利用水热反应补充元素并高温煅烧修复后的LiFePO_(4)粒径更小更均匀;制备的电池在2.8~4.0V进行充放电测试,在0.2C,循环130圈时的比容量达151mAh g^(-1),容量保持率为89%,库伦效率保持率为96%;0.5C、1C及2C放电比容量最高分别达115 mAh g^(-1)、93 mAh g^(-1)、68 mAh g^(-1)。

微波辅助回收废旧锂电池石墨的研究进展

在实现国家“双碳”目标的背景下,锂电池市场发展迅猛,随之带来的问题是废旧锂电池数量逐渐增加,因此对于废旧锂电池的回收利用是一项紧迫而必要的任务。然而,目前市场只注重回收有价值的金属,石墨材料通常被丢弃或作为燃料燃烧,造成有价值的碳材料被大量浪费。由于石墨具有优异的微波吸收能力和导电性,微波辐射在废旧石墨上产生焦耳热放电-等离子体耦合效应,这种特殊的功能能够以有效的方式帮助去除杂质,结构修复和石墨嵌入和剥落。因此,本文综述了微波辅助去除杂质,修复受损石墨结构的进展,并讨论了微波辅助制备膨胀石墨、石墨烯及石墨烯基材料等方面的突破。旨在为废旧石墨的增值资源利用和新型储能材料的制备提供参考,以促进电池产业的可持续发展。

预加热-碳热还原-磁选法提取煤矸石中的铁

中国是全球最大的煤炭生产与消费国之一,每年的煤炭生产及消费总量平均达到3×10^(8)t。目前,我国累计堆积煤矸石总量已达5×10^(9)t,其中规模较大的矸石山有1900座,占用土地15×10^(7)m^(2),并且每年以1.5×10^(8)—2.0×10^(8)t的速度递增。如果能找到科学的利用方法,将这些大量存在的煤矸石变废为宝,则会产生重大的经济效益。煤矸石资源综合利用在中国尚处于发展阶段,主要集中在建筑材料领域方面,如制砖、生产水泥和其他建筑材料。此外,煤矸石也被用于发电和化工领域,如提取氧化铝和白炭黑等,但提取技术和利用率有限。目前,亟需开发煤矸石高值化的应用技术,以进一步提高其利用价值。煤矸石中除了含有大量硅铝外,还含有一定量的硫铁矿。考虑到铁的市场价值,可以采用碳热还原的方法还原出铁单质。然而,煤矸石中的碳大多以有机物的形式存在,不仅还原无法起到作用,还会在加热过程中导致煤矸石粉末黏连,以至于影响到铁的回收率。因此,提出先在空气气氛中焙烧煤矸石,以去除其中的有机物并将硫铁矿氧化为氧化铁,然后在焙烧后的物料中加入适量的碳,在氮气气氛中高温焙烧还原出铁粉,最后采用磁选法提取磁性铁。最佳还原条件为空气氛围中1000℃下预焙烧1 h,再在氮气气氛中1100℃下碳热还原1.5 h,其中碳氧摩尔比为2.0,煤矸石粒度为48μm。经过碳热还原后,TFe的回收率达到71.3%。除铁后的煤矸石含铁量低,适合做分子筛,以及掺杂于水泥、砖瓦、路基填料等,增加这些材料的强度。

磷酸铁锂电池粉选择性提锂工艺

采用低浓度硫酸和高浓度硫酸两步浸出废旧磷酸铁锂电池粉,研究浸出硫酸用量、反应温度、反应时间对选择性提锂工艺的影响。低酸浸出反应温度60℃,反应时间4 h,双氧水用量为理论量的1.1倍;高酸浸出硫酸用量为理论量的1.3倍,反应温度90℃,反应时间4 h,高酸浸出液返回低酸浸出工序进行循环浸出,锂的浸出率达98%。该方法可实现连续式生产。

磷酸铁锂正极粉末再生除氟工艺

废旧磷酸铁锂(LiFePO_(4))正极粉末中含有大量有害氟(F)元素,影响回收产品的纯度。研究LiFePO_(4)回收过程中的氟离子(F^(-))分布规律,发现热解之后有14%的F残留在正极粉末中。通过氧化浸出得到的LiFePO_(4)浸出液中,F含量高达0.08%。针对LiFePO_(4)浸出液中高含量的F;进行脱氟研究,通过“氧化钙(CaO)沉淀除氟+锆基树脂除氟”两级除氟工艺,将LiFePO_(4)浸出液中的F浓度降低至0.4 mg/L。