【摘 要】
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本文主要研究了锂离子电池正极材料边角料的高效再利用技术。综合回顾了国内外关于锂离子电池回收的研究之后,对锂离子电池正极边角料进行研究,根据对正极边角料的组成,提出原位
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本文主要研究了锂离子电池正极材料边角料的高效再利用技术。综合回顾了国内外关于锂离子电池回收的研究之后,对锂离子电池正极边角料进行研究,根据对正极边角料的组成,提出原位再生LiCoO<,2>高效利用方案。
正极边角料主要由正极活性物质LiCoO<,2>、碳黑、PVDF和铝箔组成,根据其成分提出了直接提取的方案:首先用二甲基乙酰胺将LiCoO<,2>从铝箔上剥离下来,其中固液比控制在1:4~1:5,烘干研磨得到粉末,然后再分别在450℃和600℃下处理粉末,除去其中的PVDF和碳粉等杂质。经分析,热处理之后的粉末是只含有少量Co<,3>O<,4>的LiCoO<,2>。对经热处理提取的粉末进行成分分析,确定其中的Li/Co摩尔比为0.914。
然后分别在不同锂盐、不同温度和时间、以及不同Li/Co比的条件下再生LiCoO<,2>。同时利用XRD和SEM等手段对原位再生的LiCoO<,2>进行分析和表征。研究发现,不同锂盐、不同温度和时间、以及不同Li/Co比对原位再生LiCoO<,2>的结构和形貌有较大影响。其中850℃焙烧12h合成的IA/Co比1.0的LiCoO<,2>结构发育最为完善。
对上述四种条件下原位再生的LiCoO<,2>进行电化学性能测试。结果发现以Li<,2>CO<,3>为锂盐、在850℃焙烧12h合成的Li/Co比1.0的LiCoO<,2>电化学性能最为优异,其首次放电容量达到15lmAh/g,30次循环以后,其可逆容量仍有141mAh/g。经0.5C和1C 30次充放电以后,可逆容量仍有135mAh/g和133mAh/g。最后利用循环伏安和交流阻抗等电化学研究方法对再生LiCoO<,2>进行研究。结果表明,经过30次循环以后,原位再生LiCoO<,2>的结构发生了一定的变化,并且其阻抗有较大程度的增大。这些都是造成其电化学性能受到影响的原因。但是综合考虑成本的因素,原位再生LiCoO<,2>有较强的应用价值和市场前景。
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