废旧锂离子电池预处理及电解液回收技术研究现状

摘要:新能源产业的快速发展带动了锂电池行业的快速增长,锂离子电池作为市场占比最高的动力电池类型,已广泛应用于各个行业,但随着电池性能衰减,在可预见的回收周期内将面临废旧电池回收及处理问题。简述了常见锂离子电池类型及结构,介绍了废旧锂离子电池不同的回收方法。针对目前国内外研究现状,重点阐述了废旧锂离子电池预处理工艺和电解液回收处理技术,总结了预处理工艺和电解液回收处理技术的研究进展,对不同方法适用性及特点进行讨论,并对废旧锂离子电池回收行业前景及发展方向进行展望。

废旧锂电池综合回收利用技术研究

摘要:为解决当前废旧磷酸铁锂电池造成的环境污染以及锂资源供不应求的问题,利用回收的废旧磷酸铁锂电池为原料,创新性地提出了一种双极膜的方法:酸浸所得Li2SO4经双极膜电渗析制备LiOH,进而获得精制Li2CO3,最终制成电池级LiFePO4正极材料。主要工艺包括磷酸铁锂电池破碎分选、黑粉浸出、料液除杂、磷酸铁以及磷酸铁锂的合成,从而获得Li2CO3、FePO4主产品及铝粒、铜粒等副产物,并通过合成再生技术,获得了符合GB/T30835-2014中Ⅰ级品标准的LiFePO4正极材料。所制备LiFePO4产品具有96%以上的首次库仑效率及94.5%以上的倍率性能。该工艺达到了节约LiFePO4生产成本、实现可再生资源回收利用的目的。

烧结钕铁硼磁体矫顽力提升技术研究进展

摘要:烧结钕铁硼永磁材料受矫顽力影响,热稳定性较差,在高温工作环境下易退磁,进一步影响磁体的服役特性。因此,行业内对于如何提高烧结钕铁硼磁体的矫顽力研究成为现阶段的重点工作, 目前,通过合金化、晶粒细化、晶界掺杂和晶界扩散等技术可以显著提高钕铁硼磁体的矫顽力。基于以上背景,本文详细阐述了矫顽力的影响机理以及矫顽力提升技术的发展现状,系统分析了各工艺的优缺点,然后重点讨论了晶界扩散技术通过优化晶界相、 增强各向异性场、 增强退磁耦合作用来提高矫顽力的机制,并进一步归纳总结了影响晶界扩散的因素。最后,对未来中国烧结钕铁硼磁体矫顽力提升技术的发展趋势进行了展望,以期望促进中国烧结钕铁硼技术的发展。

海水直接电解制氢体系阴极碱垢的形成机制及抑制策略

摘要:氢能是未来能源的理想载体,传统的化石燃料重整制氢方式不能从根本上解决碳排放问题,海水直接电解制氢是未来极具发展前景的新型制氢方式。相比于传统基于纯水的电解制氢技术,天然海水在成分上更复杂,电解过程中发生的副反应更多,对电极材料、电解槽结构设计等提出了更高要求。阳极析氯反应(CER)及阴极钙镁离子沉淀反应是海水直接电解技术面临的两大挑战。近年来已有大量文献报道CER的发生机理及抑制方法。相比之下,针对阴极钙镁离子沉积问题的机制及抑制策略讨论较少。在实际电解制氢过程中,阴极表面因钙镁离子沉积导致的电极传质阻力增大、电解效率降低等问题需重点关注。为此,本文从电极表面钙镁离子沉淀的形成机制出发,介绍了直接电解海水制氢的基本原理、面临的挑战,并对近年来针对阴极无机沉淀的抑制策略的研究进行了总结。最后,本文对未来海水直接电解制氢的研究方向进行了展望。

聚合物先驱体陶瓷在先进储能领域的应用研究进展

摘要:大规模应用可再生能源是实现“双碳”目标的必要条件,合理存储与分配这些能源是构建高效能源体系的关键。聚合物先驱体陶瓷(polymer-derived ceramics, PDCs) 因具有独特的合成路径和微观结构、成分结构可调性强、热稳定性和化学稳定性好等特点,在二次电池和超级电容器等先进储能领域具有广泛的应用前景。本文总结了聚合物先驱体陶瓷在先进储能领域的应用现状,从聚合物先驱体陶瓷的发展历史、制备方法、微观结构以及结构-性能关联等出发,综述了其在锂离子电池、钠/钾离子电池、镁离子电池、锂-硫/硒电池、锌-空气电池和超级电容器等方面国内外的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。

锗溴混合掺杂调控钙钛矿太阳电池光电特性的第一性原理研究

摘要:采用第一性原理方法对锗溴混合掺杂下甲胺基钙钛矿(MAPbI3)材料的能带结构、态密度、介电函数和吸收光谱进行研究。构建MAPbI3、MAPb0.75Ge0.25I3、MAPbI2.5Br0.5、MAPb0.75Ge0.25I2.5Br0.5这4种钙钛矿结构模型并优化其结构,得出光电特性。研究结果表明,锗溴混合掺杂可改变价带顶与导带底位置及斜率,调控带隙值大小,同时混合掺杂也会改变价带顶与导带底的斜率,4种钙钛矿模型中锗溴混合掺杂时价带顶与导带底的斜率最小,有利于电子跃迁,提升光电转换效率;掺杂锗可提高钙钛矿在可见光区的吸收性能,掺杂溴对钙钛矿光学特性影响不大。

功能性La@CeO2纳米填料引入PEO聚合物电解质构建高性能全固态锂金属电池

摘要: 用六水合硝酸镧(La(NO3)3·6H2O)和六水合硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O)通过水热合成法反应合成了富含氧空位的La掺杂CeO2(La@CeO2)纳米填料,将所得到的纳米填料引入聚环氧乙烷(PEO)基质中,采用溶液铸法制备了PEO/LiTFSI/x(0.2La@CeO2)(x =0%,5%,10%,15%)复合固态电解质(CSEs)。采用XRD、SEM、EDS、EPR对La@CeO2 纳米填料进行了表征,对CSEs的物理性能进行了DSC、TGA和力学性能测试,并测试了其电化学性能。结果表明,水热合成的La@CeO2 纳米填料表面含有丰富的氧空位,含有10%(质量分数)0.2La@CeO2纳米颗粒填料的复合固态电解质表现出了高的锂离子传输性能、良好的循环性能和倍率性能。与PEO/LiTFSI无填料的电解质相比,在60℃时离子电导率为2.5×10-4S/cm,锂离子迁移数为0.55,电化学稳定性为4.9V,抗拉强度显著提升,复合固态电解质与锂金属具有良好的界面相容性,在0.1mA/cm2 的电流密度下,组装的锂对称电池能够稳定运行1200h。同时,组装的LiFePO4|PEO/LiTFSI/10%(0.2La@CeO2)|Li电池在0.5C下循环280次后放电容量仍保持在145.4mAh/g,容量保持率为91.9%,库仑效率仍保持在97.6%的高水平。为构建下一代固态电池高效柔性PEO基固体聚合物电解质提供了可行策略。

高熵氧化物在钠离子电池电极材料中的研究进展

摘要:随着能源危机和环境污染日益严重,迫切需要开发出全新的、更加环保且高效的新能源材料以缓解能源紧张的局势,并尽可能地降低传统化石能源体系对环境的影响。在众多探索的新能源材料中,钠离子电池( SIBs) 因钠资源丰富和价格低廉而被广泛研究,展现出巨大的潜力。同时高熵氧化物( HEO) 由于多金属氧化物效应,在能源储存与转换中得到广泛应用,其在SIBs 中的应用最为广泛。然而HEO 作为SIBs 电极材料的综述较少,大部分研究只是聚焦于某一方面,缺乏对其全面、系统且深入的梳理与总结。基于此,本文系统地综述了HEO 的基本定义、合成方法,重点分析了其在SIBs 电极中的应用和性能变化。本综述可为HEO 在SIBs 中的发展提供方案,为促进其在SIBs 中的产业化提供指导。

水系钠离子电池的研究进展及实用化挑战

摘要:水系钠离子电池因其安全性高、成本低、环境友好等突出优势近些年来受到了广泛而深入的研究, 在取得巨大进展的同时也逐步开始了产业化进程. 但是与有机体系二次电池相比, 水系钠离子电池仍然极大地受限于电解液较窄的电化学稳定窗口和电极材料较差的循环稳定性. 迄今为止, 如何解决上述问题依然是这一领域发展的关键. 本综述主要概述了水系钠离子电池电极材料、电解液以及集流体的最新进展, 分析了开发高性能水系钠离子电池的挑战和可能的解决策略, 并进一步讨论了水系钠离子电池的发展前景.

碳质材料在镁基储氢材料中的应用

摘要: 碳质材料因具有诸多优异的物理化学性质,在储氢研究领域受到广泛关注。综述了碳材料(石墨、石墨烯、碳纳米管)在镁基储氢材料中的应用现状与研究进展,讨论碳材料负载不同催化剂(活性金属、金属间化合物、过渡金属等)对镁基储氢材料性能(储氢容量、吸放氢动力学、反应活化能、循环稳定性等)的影响。在研究碳材料的催化机制时发现,碳材料在镁基储氢材料中不仅起到催化、助催化的作用,还能抑制晶粒团聚和生长。将碳材料应用于镁基金属氢化物时, 两者的协同效应能使储氢体系表现出高活性;当碳材料负载催化剂时,还起到良好的分散剂的作用,有利于MgH2表面催化剂均匀分散,使储氢体系表现出高循环稳定性。可为储氢领域高性能材料的构建提供一种新的思路。