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《【 Advanced Materials 】新策略提高废旧高压钴酸锂电池的性能》

  • 来源专题：新能源汽车
  • 编译者： 王晓丽
  • 发布时间：2024-07-08

  • 在发表于 Advanced Materials 上的一项研究中，中国科学院合肥物质科学研究院张云霞教授领导的研究团队开发出了一种综合的块体和表面商品化策略，用于升级锂钴氧化物（S-LCO）废电池，使其能够在高电压下工作。

    随着对高能量密度存储设备需求的增长，人们需要找到可持续的方法，将旧的钴酸锂（LCO）电池升级为更稳定、更高电压的正极材料。 在这项研究中，研究人员开发了一种简单有效的方法来升级钴酸锂电池。 他们采用了湿化学处理、加热和特殊磷涂层技术的组合，包括添加额外的锂、在表面涂上一层均匀的磷酸锂/磷化钴（LPO/CP）涂层、在块状材料中加入锰以及在表面附近加入梯度磷。 这些改性同时进行，从而显著提高了电池性能。

     这些改性的结果是一种改良的 LCO 阴极，命名为 MP-LCO@LPO/CP，其电化学性能显著提高。 研究人员还研究了升级后的阴极在高电压下表现如此出色的原因。 他们发现，改性既提高了结构稳定性，又改善了电化学性能，从而提高了电池性能。"这种方法简单易行，易于推广，因此也可用于回收其他废弃阴极材料。 这种方法对于锂离子电池行业的可持续发展具有巨大潜力，"张教授说。

    原文链接: Zhenzhen Liu et al, Hybrid Surface Modification and Bulk Doping Enable Spent LiCoO2 Cathodes for High‐Voltage Operation, Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202404188

  • 原文来源：https://techxplore.com/news/2024-06-strategy-spent-high-voltage-lithium.html?deviceType=mobile
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    • 编译者：郭楷模
    • 发布时间：2025-02-07
    • 合肥2月6日电 6日，记者从中国科学技术大学了解到，该校陈维教授课题组首次提出一种基于电化学原理的绿色可持续废弃物回收管理策略，能够同时实现废旧锂离子电池正极材料中的锂资源回收和工业尾气中氮氧化物污染物的捕获和转化。研究成果于日前发表在学术期刊《自然·可持续发展》上。 据研究团队介绍，他们在研究中巧妙设计了一种无能量消耗的回收方法。该方法利用尾气中二氧化氮的电化学还原电位与废旧电池正极材料的电化学氧化电位差，不仅成功回收废旧电池正极材料中的锂资源，还将二氧化氮转化为高价值的硝酸锂盐。与此同时，这一过程还能实现大量的能量输出，为锂回收与污染物治理提供了一种高效、环保且具有经济价值的全新解决方案。 “具体来说，锂离子将自发地从废旧锂电池正极材料中脱出，并进入电解液，而另一侧的二氧化氮则会被还原为亚硝酸根。两者结合形成的亚硝酸锂为直接的电化学反应产物，同时产生约0.4V的输出电压。电化学反应产物亚硝酸锂则会被空气中的氧气进一步氧化，成为更加稳定的硝酸锂产物。”陈维说。 在此基础上，团队进一步分析了研究提出的回收策略与传统回收策略在经济和环保等方面的优劣。针对电池回收工艺中各主要回收步骤的能耗、二氧化碳排放以及成本收益等方面进行的系统性核算显示，研究团队提出的回收工艺在能耗和二氧化碳排放量上远低于目前主流的回收策略，表明该策略在绿色可持续经济上具有绝对的领先优势。据成本收益计算结果分析，该策略也优于传统回收策略。 责任编辑： 江晓蓓 标签：废旧锂电池
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    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2019-04-09
    • 国内已有大批电池企业联合车企开展废旧动力电池回收循环利用项目，随着未来退役动力电池量的增多，锂电池回收利用的经济效益日益凸显，成为新的经济蓝海。 从废旧电池中回收钴锂镍等原材料对于降低锂电池成本低作用具有积极意义，提升回收率是实现该目标的关键所在。 据外媒报道，芬兰能源供应商Fortum正进军锂离子电池回收市场，该公司使用芬兰Crisolteq公司研发的工艺，声称可以回收每块电池中80％以上的材料，而目前市场上的电池回收率约为50％。 Fortum公司预计，随着对电动汽车的需求激增，到2025年，全球电池回收市场市值将达到至少200亿欧元(约合230亿美元，1543亿元人民币)。 Fortum公司回收电池采用湿法冶金工艺，首先通过分离塑料、铝和铜，让电池可安全进行机械处理，并让分离的材料进入各自的回收过程中；然后，电池中的钴、锰、镍和锂被回收，并且返还给电池制造商，用于生产新电池。 据了解，湿法回收技术是当前锂电池回收利用较为成熟有效的方法，回收率可以达到80%以上。随着技术的进一步发展。未来锂电池材料的回收率有望可以达到90%以上，进一步提升锂电池回收的经济效益，从而降低锂电池的原材料采购成本，从而降低动力电池的价格。 今年2月，大众汽车宣布，在德国萨尔茨基特开始了一个电池回收工厂试点项目，该公司表示，长远目标是回收每块电池中97％的材料。而全球正极材料龙头企业优美科已经在锂电池回收利用当中先行一步，目前能够回收大约15万至20万辆电动汽车的电池。 当前，国内已有大批电池企业联合车企开展废旧动力电池回收循环利用项目，随着未来退役动力电池量的增多，锂电池回收利用的经济效益日益凸显，成为新的经济蓝海。 下面就来看看本周锂电行业都有哪些新技术和大事件吧。 1、瑞士初创企业宣称研发出1000wh/kg新型锂电池 外媒报道，近日一家名叫Innolith的瑞士电池初创企业，宣称他们已经打造出了全球首批1000Wh/kg的新型高密度锂离子可充电电池。 Innolith主席AlanGreenshields在接受TheVerge采访时称：“这是一项巨大的飞越，其1000Wh/kg的能量密度，约为当前最先进锂电池的四倍”。 作为对比，特斯拉Model3采用了约为250Wh/kg的2170电池，且后续有望提升至330Wh/kg。此外，美国能源部正在资助的一个项目，也希望将能量提升到500Wh/kg。 惊奇的是，Innolith的方案，仍基于传统的液态电解质，但有一个主要的区别——其采用了有机、且高度易燃的电解质溶剂(类似盐的材料)，替代更加稳定、但不易燃的无机物。 Innolith表示，它将现在德国进行初步试产，然后再将新型电池推向市场，与各大电池生产和汽车制造商建立合作伙伴关系。后续的商业化，可能需要耗费3~5年的时间。 点评：1000wh/kg的能量密度是当前能量产的最高比能量锂电池的3-4倍左右，完全超出了现有锂电池材料体系的范畴。但该企业研发的新型电池并没有采用颠覆性的材料体系，因此很难相信能够得到实现如此高的技术目标。只有真正量产才能证明其新型锂电池的真实技术水平。 2、探索降成本MGX用冶金硅升级硅负极 据外媒报道，加拿大材料企业MGXMineralsInc.(MGX)2月26日宣布，其与不列颠哥伦比亚大学(UBC)已完成对公司在不列颠哥伦比亚省东南部的三个硅项目中的硅金属的综合基线评估。 据悉，MGX/UBC研究联盟正在合作开发下一代锂电池，研究计划为期两年，旨在：1)使用低成本冶金硅作为原料制造纳米结构硅，2)用商业石墨合成纳米结构硅以开发高性能硅负极。 该研究的最初目标是用硅代替石墨负极，并在短期内完成混合，不需要工业改造。最终目标是使下一代锂离子电池的能量密度增加到400Wh/kg，可用于远程电动汽车和电网存储。 点评：硅碳负极对提升锂电池能量密度具有明显作用，但其高昂成本也注定无法大规模替代传统石磨负极材料，因此如果能够降低硅负极对成本，则有利于推动硅碳负极对产业化应用。MGX的降本方法是使用低成本低冶金硅替代纳米硅，或合成纳米硅材料，如果能够成功则有积极意义。 3、宝马2020年停止从刚果(金)采购钴 外媒报道称，负责宝马采购的董事会成员AndreasWendt表示，随着2020/21年推出第五代电动汽车，该公司将不再从刚果购买钴。 宝马表示，由于新的技术发展，车用动力电池对钴的需求已经下降，并将继续减少。同时，现有钴资源的回收也足以支撑其未来的应用需求。 华晨宝马即将在4月份的上海车展上展示宝马X1xDrive25Le的新版本，这款紧凑型运动型多功能车(SAV)专为中国汽车市场开发，将采用NCM811体系锂电池，可实现110公里(68英里)纯电续航。 与前代车型相比，续航增加了83％，并且通过电池技术领域的进步，使每100公里的燃油消耗减少了72％至1.3升。 点评：宝马明确宣布将停止或减少直接采购钴材料，其目的是使用镍含量更高，钴含量更少的高镍电池替代现有的三元电池，从而降低电池成本。同时宝马将从废旧电池中回收作为钴原料供应的重要渠道，也对降低电池成本具有显著作用，着体现出宝马在电池技术路线方面的前瞻性。
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