1 成都理工大学核技术与自动化工程学院, 四川 成都 610059
2 中国人民解放军陆军勤务学院军事设施系, 重庆 401311
锂离子电池在新能源开发与应用中具有重要作用。 三元正极材料成分配比对锂离子电池产品性能与质量产生很大影响, 生产控制需要及时、 精确地掌握混料的成分变化。 能量色散型X射线荧光(EDXRF)技术在该领域的快速分析中具有较好的应用前景, 但目前商品仪器的分析精度尚不能满足生产需求。 为了解决三元正极材料成分Mn、 Co、 Ni的高精度EDXRF分析的技术难题, 提出了一种基于同源激发的自校正式EDXRF分析技术, 采用钨靶X射线管(25 kV/400 μA)和两个能量分辨率均为135 eV(@5.9 keV)的电致冷SDD探测器组成双路X荧光同步激发-探测装置, 将X射线管发射的原级X射线经双路准直器分束后, 分别激发校准样品和待测样品, 两个探测器同时测量两个样品的荧光计数, 采用标准样品的能谱数据对待测样品的能谱数据进行“归一化”处理实现同步校正, 从而降低分析仪器中X射线管不稳定性的影响。 通过8小时内的140次重复性测试, 从计数衰减率、 计数波动和整体效果等方面分析了该装置的稳定性, 并与单光路的稳定性进行比较, 以相对标准偏差和最大相对偏差作为评价指标来评估该装置的稳定性。 计数衰减率从单光路的-0.049 3%·h-1降低到0.001 0%·h-1, 对于11个波动较大的数据点, 相对标准偏差从单光路的0.151 4%降到0.032 6%, 表明同源激发的自校正式EDXRF分析技术可有效降低计数衰减、 初级X射线能谱波动的影响。 从综合效果来看, 经同步数据校正后, Mn、 Co、 Ni的相对标准偏差和最大相对偏差分别为0.076%、 0.170%, 稳定性较单光路提高了1倍。 建立了基于双光路EDXRF分析的定量分析数学模型, 经实验检验, 分析粉末压样品中Mn(17.361%~20.016%)、 Co(12.991%~14.965%)、 Ni(29.653%~33.065%)的绝对误差分别不超过-0.072%、 -0.061%、 0.098%, 单样品的分析时间为200 s, 表明采用同源激发的自校正式EDXRF分析技术能有效改善仪器分析精度, 实现快速、 准确的测量要求。
三元正极材料 能量色散X射线荧光分析 能谱稳定性校正 定量分析 Ternary cathode materials Energy dispersive X-ray fluorescence analysis Energy spectrum stability correction Quantitative analysis 光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3436
高镍三元正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811)具有优异的放电能力。但其存在锂镍混排严重、结构稳定性差导致的容量衰减快等问题。为解决这些问题, 本论文首先合成NCM811三元正极材料, 再利用湿法涂覆的方法将磷酸锆锂LiZr2(PO4)3(LZPO)包覆在NCM811三元正极材料的表面, 形成LZPO@NCM811三元正极改性材料, 并对改性前后的NCM811三元正极材料结构和电化学性能进行研究。研究结果表明, 在NCM811表面包覆1%LZPO得到样品的结构最稳定, 材料的电化学性能最好: 在0.1 C倍率下, 首圈放电容量为210.16 mAh/g, 远高于未改性NCM811材料(201.01 mAh/g); 在循环200圈后, 材料的容量保持率为79.4%, 优于未改性的NCM811材料(容量保持率为60.0%)。
锂离子电池 三元正极材料 磷酸锆锂 包覆改性 Rietveld结构精修 电化学性能 lithium-ion battery NCM811 NCM811 ternary cathode material lithium zirconium phosphate coating modification Rietveld structural refinement electrochemical performance
王皓逸 1,2,3,*邹昱凌 1,2,3孟奇 1,2,3夏广辉 1,2,3[ ... ]张英杰 1,2,3,4
1 昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
2 昆明理工大学, 锂离子电池及材料制备技术国家地方联合工程实验室, 昆明 650093
3 昆明理工大学, 云南省先进电池材料重点实验室, 昆明 650093
4 昆明理工大学, 复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室, 昆明 650093
锂离子电池因其能量密度高、循环性能好、自放电低等优势在各个领域得到了广泛的应用。近年来, 退役三元锂离子电池数量急剧增长, 从保护环境和节约资源的角度来看, 开展退役锂离子电池回收再生工艺研究是必要的。本文综述了退役三元锂离子电池回收再生技术的研究现状, 指出对衰减程度不同的锂电池正极材料需采取灵活的梯级回收工艺路线, 并详细介绍了退役锂电池正极材料的湿法冶金回收工艺和物理法修复再生技术, 分析了它们的优缺点和存在的技术难点。最后, 展望了退役锂离子电池回收利用的前景和发展方向。
退役锂离子电池 三元正极材料 回收再生 湿法冶金 物理修复 spent lithium-ion battery ternary cathode material recycling and regeneration hydrometallurgical process physical repair
锂离子电池因其能量密度高、循环性能好、自放电低等优势在各个领域得到了大量的应用。然而当锂离子电池使用3~5 年后，其容量会随着电解液分解等原因而逐渐衰减，进而无法满足产品需求，势必会产生大量的废旧锂离子电池。因此，将其进行合理的回收利用，不仅可以节约资源，而且还能减轻环境的污染。本文综述了废旧锂离子电池回收的工艺步骤，主要包括三元正极材料的预处理工艺、有价金属离子的浸出与分离工艺、三元正极材料的再合成等工艺，并对比了各种工艺的优缺点。在此基础上，指出废旧锂离子电池三元正极材料的回收与再利用工艺应朝着安全、环保、高效的方向发展。
废旧锂离子电池 三元正极材料 有价金属 回收 再利用 spent lithium ion battery ternary cathode material valuable metal recycling utilizing
1 西南科技大学 环境与资源学院, 四川 绵阳 621010
2 西南科技大学 材料科学与工程学院, 四川 绵阳 621010
LiNi1-x-yCoxMnyO2正极材料作为最有商业化前途的锂离子电池正极材料，近年来成为研究者关注的焦点。但目前针对该材料合成工艺的研究还较少。对LiNi0.8Co0.15Mn0.05O2开展了不同的烧结工艺研究，并对制备出的正极材料进行了表征和性能测试。研究发现在0.1C (电池容量额定值)倍率下充放电比容量为200 mA·h·g-1左右，在1C倍率循环100次下，480 ℃@3 h + 780 ℃@5 h和500 ℃@5 h + 780 ℃@10 h两种烧结工艺下容量保持率分别为94%和86%，说明用这两种工艺制备的正极材料的综合性能最优。
三元正极材料 烧结工艺 电化学性能 锂离子电池 ternary cathode material sintering process electrochemical performance lithium-ion battery 强激光与粒子束
2019, 31(5): 059001
