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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

用于鋰離子電池的廢鈷酸鋰微波水熱改造與重組

該研究發(fā)表于 Waste Management（2022），使用 XH-600、XH-800S 開展 廢舊鋰離子電池回收、正極材料直接再生 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括高倍率保持率 92.1%；容量保持率 94.5%；循環(huán)保持率 87.3%。

論文編號 473
應(yīng)用方向 廢舊鋰離子電池回收、正極材料直接再生、微波水熱修復(fù)、高倍率鋰鈷氧材料
關(guān)鍵結(jié)果 高倍率保持率 92.1%
核心條件 溫度 220 ℃
論文編號
473
期刊
Waste Management
影響因子
7.145
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2022
設(shè)備型號
XH-600 XH-800S
作者單位
中南大學(xué)；中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院；中南大學(xué)湖南省化學(xué)電源重點實驗室
Central South University; School of Chemistry and Chemical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China; Hunan Provincial Key Laboratory of Chemical Power Sources, Central South University, Changsha 410083, China
研究方向
廢舊鋰離子電池回收 正極材料直接再生 微波水熱修復(fù) 高倍率鋰鈷氧材料

事實快照

  • 論文：用于鋰離子電池的廢鈷酸鋰微波水熱改造與重組
  • 設(shè)備：XH-600、XH-800S
  • 期刊與分區(qū)：Waste Management，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 220 ℃；時間 120 min / 4 h / 45 min
  • 關(guān)鍵結(jié)果：高倍率保持率 92.1%；容量保持率 94.5%；循環(huán)保持率 87.3%
  • 用途：可作為 廢舊鋰離子電池回收、正極材料直接再生 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

隨著廢舊鋰離子電池數(shù)量持續(xù)增長，如何在降低環(huán)境負(fù)擔(dān)的同時回收關(guān)鍵金屬并直接再生高性能電池材料，成為重要課題。本文采用微波水熱方法對廢舊 LiCoO2 進(jìn)行補(bǔ)鋰、顆粒重組和晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)化。論文指出，微波水熱過程可縮短反應(yīng)時間、改善材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)并均勻化粒徑分布，從而構(gòu)建出兼具高容量和高倍率性能的再生 LiCoO2 電池。最優(yōu)樣品在 5C 下放電比容量達(dá)到 141.7 mAh g?1，100 次循環(huán)后容量保持率為 94.5%，顯著優(yōu)于原始廢舊 LiCoO2 以及普通水熱再生樣品，證明微波水熱法能夠在較短時間內(nèi)實現(xiàn)廢舊 LiCoO2 的高穩(wěn)定再生。

研究背景與解決的問題

隨著廢舊鋰離子電池數(shù)量持續(xù)增長，如何在降低環(huán)境負(fù)擔(dān)的同時回收關(guān)鍵金屬并直接再生高性能電池材料，成為重要課題。

設(shè)備應(yīng)用與實驗條件

項目參數(shù)
溫度220 ℃
時間120 min / 4 h / 45 min

關(guān)鍵結(jié)果

高倍率保持率 92.1%
容量保持率 94.5%
循環(huán)保持率 87.3%
初始放電容量 151.5 mAh g-1
指標(biāo)結(jié)果
高倍率保持率92.1%
容量保持率94.5%
循環(huán)保持率87.3%
初始放電容量151.5 mAh g-1
放電比容量141.7 mAh g-1
放電比容量153.8 mAh g-1

機(jī)制/方法亮點

  • 微波水熱可在較短時間內(nèi)對廢舊 LiCoO2 顆粒實施快速而相對均勻的體相加熱，促進(jìn) Li+ 向顆粒內(nèi)部擴(kuò)散，加快補(bǔ)鋰過程。
  • 微波場有利于小顆粒和開裂顆粒重新組裝為更完整的大顆粒，并促進(jìn)層狀結(jié)構(gòu)有序堆疊，從而提升結(jié)晶性。
  • 更高的結(jié)構(gòu)有序度降低了充放電過程中的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變阻力，使材料在高電流密度下仍保持較低極化和較高可逆性。
  • 當(dāng)處理時間過長時，顆粒會過度長大，導(dǎo)致鋰離子擴(kuò)散路徑變長，因此 45 min 成為兼顧補(bǔ)鋰充分與粒徑適中的最佳窗口。
  • 微波水熱與后續(xù)退火協(xié)同作用，使再生 LiCoO2 在無需額外摻雜或包覆的情況下，仍能保持較高容量和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性。

應(yīng)用價值

  • 利用 XH-800G 將廢舊 LiCoO2 的關(guān)鍵補(bǔ)鋰時間壓縮到 45 min，明顯快于普通水熱 4 h 對照。
  • 在不額外摻雜或表面包覆的條件下，實現(xiàn)了高容量、高倍率和高穩(wěn)定再生電池。
  • 同時給出了 XRD、XPS、SEM、阻抗和倍率性能多重證據(jù)，結(jié)構(gòu)修復(fù)邏輯完整。
  • 明確指出“過短補(bǔ)鋰不足、過長顆粒過度長大”，為廢舊正極微波水熱再生的窗口優(yōu)化提供了直接參考。

相關(guān)儀器推薦

常見問題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-600、XH-800S。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Waste Management（2022），使用 XH-600、XH-800S 開展 廢舊鋰離子電池回收、正極材料直接再生 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括高倍率保持率 92.1%；容量保持率 94.5%；循環(huán)保持率 87.3%。
該研究發(fā)表在哪個期刊？
發(fā)表于 Waste Management，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Microwave hydrothermal renovating and reassembling spent lithium cobalt oxide for lithium-ion battery
Waste Management, 2022
DOI: 10.1016/j.wasman.2022.02.024