本發明涉及一種具有良好循環性和高安全性表面包覆磷酸鐵鋰的鎳鈷錳酸鋰復合材料的制備方法。本方法采用水熱法在鎳鈷錳酸鋰顆粒表面生長磷酸鐵鋰對鎳鈷錳酸鋰進行表面包覆修飾。磷酸鐵鋰是鋰離子電池活性正極材料,比鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、錳酸鋰等具有更好的熱穩定性能、化學穩定性能、循環性能和安全性能,有效解決了鎳鈷錳酸鋰鋰離子電池的高溫、過充、針刺條件下的安全性問題。該材料能量密度高、循環性能好、安全性能好、制備工藝簡單、易于實現產業化。
本發明公開了一種從廢舊磷酸鐵鋰正極料中制備磷酸鐵和鋰的磷酸鹽的方法。包括以下步驟:將廢舊磷酸鐵鋰正極料氧化,得到含鋰、鐵、磷的混合物A;將A加入到攪拌的磷酸溶液B中,反應,得到磷酸鐵和鋰的磷酸鹽的固液混合物C;對C進行過濾、洗滌,分別獲得濾液D和濾餅E,將濾餅E烘干、粉碎獲得高純度磷酸鐵;將濾液D進行冷卻,過濾、洗滌,將獲得的濾餅F烘干、粉碎獲得鋰的磷酸鹽,濾液H循環利用。本發明方法制得的產品具有粒度可控,純度高、結晶度好等優點,可用于制作磷酸鐵鋰的原材料。同時,本發明整個流程為閉路循環,凈化工藝簡單,成本低。
本發明公開了一種納米結構錳酸鋰/磷酸鐵鋰/碳三維復合球形粉體材料及其制備工藝,其主要由納米多孔結構錳酸鋰、納米磷酸鐵鋰和碳三相組成,且呈球形,材料的粒徑為微米級,一次粒子的粒徑為納米級,納米磷酸鐵鋰和碳均勻沉積在納米多孔結構錳酸鋰的微球表面和/或孔隙中。制備工藝包括:將錳鹽與草酸鈉加入反應器中,充分攪拌后將獲得的球形草酸錳在惰性氣氛下焙燒得到MnO2,然后按配比將相應質量的MnO2粉體、鋰鹽、鐵鹽、磷酸鹽及碳源混合,充分反應得半成品;最后在氮氫混和氣氛中晶化處理,得到成品。本發明的產品可提高電池正極材料的穩定性和導電性,改善其電化學性能。
一種碳納米管?硫化鋰?碳復合材料的制備方法,將升華硫粉溶于無水甲苯,形成透明溶液A;將碳納米管超聲分散在三乙基硼氫化鋰的四氫呋喃溶液中,形成懸浮液B;將溶液A加入懸浮液B中,得碳納米管?Li2S復合材料的懸浮液,加熱蒸干溶劑即得到碳納米管?Li2S復合材料粉末;最后將碳納米管?Li2S材料置于惰性氣氛中進行化學氣相沉積碳,形成碳納米管?Li2S?C復合材料。本發明制備的碳納米管?硫化鋰?碳復合材料導電性好,包覆層緊密,可改善Li2S電極的導電性,有效抑制多硫化物在電解液中的溶解和擴散,提高硫的利用率;同時碳納米管的多孔結構,對硫電極在充放電過程中發生的體積膨脹和收縮有緩沖作用。
本發明提供一種改進的用于制備磷酸鐵鋰的方法,以提高其振實密度和鋰電池的儲存穩定性。該方法包括:磷酸鐵鋰前驅體的制備:將鋰鹽、金屬氧化物和碳源物質加入到磷酸的水溶液中,經過反應得到LiH2PO4混合溶液,然后加入納米級鐵化合物,在球磨機中球磨,再經過噴霧干燥;燒結:在惰性氣體保護下在600~800℃的燒結爐中燒結;以及水洗:用水清洗磷酸鐵鋰粉末,然后在100~200℃干燥。
本發明公開了一種從鋰離子電池回收物制備電池級碳酸鋰的方法,包括以下步驟,(1)制備含鋰氟渣;(2)將含鋰氟渣與水制漿后,加入浸出劑,使含鋰氟渣中的鋰溶入水中,過濾,得到粗制鋰溶液;(3)用堿試劑調節pH值去除粗制鋰溶液中的鎂、鎳、鈷等雜質,得到精制鋰溶液;(4)在精制鋰溶液中加入碳酸鹽進行沉淀,得到粗制碳酸鋰;(5)洗滌所得的粗制碳酸鋰,烘干后得到電池級碳酸鋰產品。本發明的方法可以同時回收利用鋰電池中的鋰及鈷鎳錳等貴金屬,且制備的碳酸鋰為電池級產品,可以直接用于鋰電池的生產制造,產品價值高,提高了資源的綜合回收率。
本發明公開一種磷酸錳鋰/氟磷酸釩鋰/碳復合正極材料及其制備方法,以提高磷酸錳鋰的離子電導率和循環穩定性,從而改善磷酸錳鋰正極材料的倍率性能不好和循環穩定性差的缺點。本發明的復合材料的名義分子式為(1?x)LiMnPO4·xLiVPO4F/C,其中0<x≤0.3。合成的復合材料一次顆粒為60~100nm大小,在顆粒表面包覆了一層均勻的碳源。本發明提出的制備方法工藝過程簡單,易于控制,制備的(1?x)LiMnPO4·xLiVPO4F/C復合正極材料通過組分之間協同作用,具有能量密度高、循環穩定、倍率性能好的特點。
本發明屬于液態鋰硫電池技術領域,具體涉及一種提高鋰硫電池容量的電解液,其包含有機溶劑、鋰鹽和添加劑,所述添加劑分子式為R?(CS)n?N(R1)(R2),本發明還包含添加有所述電解液的鋰硫電池。采用的電解液,可以顯著提高鋰硫電池的放電比容量和容量保持率,大幅改善電池性能,成本低廉,制備方法簡單、理化性質優異、安全環保。
本發明涉及一種鋰離子電池用富鋰錳基正極材料的制備方法,屬于能源材料領域。本發明將配好的鋰、鎳、鈷、錳金屬鹽溶液滴加到丙烯酸溶液中并加熱攪拌,加入少量過硫酸銨,聚合形成膠狀物。干燥后研磨、預燒結和燒結便得到高比容量的富鋰正極材料Li1+αMnxNiyCozO2,0.02<α<0.5,0.4
本發明公開了一種全固態鋰電池負極材料、制備方法及全固態鋰電池,其中,所述負極材料為核殼結構的TiO2;核為無氧缺陷的二氧化鈦,且核的顆粒大小為200?1000nm;殼為有氧缺陷的二氧化鈦,且殼的厚度為20?200nm。本發明制備的全固態鋰電池負極材料與單純的二氧化鈦電極相比具有更高的鋰離子電導率,與單純的氧缺陷二氧化鈦相比具有更好的導電性和穩定性。且本發明的制備全固態鋰電池負極材料的方法可重復度高,工藝簡單,可大規模生產。
本發明公開了一種基于有機物?氨水的富鋰錳基鋰離子電池正極材料的改性方法,包括如下步驟:(1)將有機物溶于去離子水中,加入氨水,得到有機物?氨水溶液;(2)將富鋰錳基鋰離子電池正極材料加入到步驟(1)后得到的有機物?氨水溶液中,進行加熱攪拌處理,蒸干,得到改性正極材料的前驅體粉體;(3)將步驟(2)得到的前驅體粉體在空氣中進行后續燒結處理。具有工藝簡單易控、成本低廉、環境友好、實用性強等特點,還能有效穩定富鋰正極材料體相結構以及表界面理化特性。本發明還相應提供了一種由上述的改性方法制得的改性正極材料。
本發明公開了一種從鋰離子電池正極材料中高效回收鋰的方法,包括以下步驟:(1)將鋰離子電池正極材料進行預處理得到預處理正極粉末;(2)將預處理正極粉末在惰性氣氛保護下與還原劑加熱反應,得到還原態正極粉末,其中,所述還原態正極粉末中含有易水解的鋰化合物;(3)將還原態正極粉末加入水中進行水解,并控制水解體系的pH值為7?8,液固比為(2?3):1;(4)水解完畢后,將步驟(3)中水解體系進行固液分離,液相即為鋰離子溶液。本發明還相應提供一種用于上述鋰離子電池正極材料的回收系統。本發明的工藝過程簡單,回收成本低,適用范圍廣,可適用于不同類型的鋰正極材料,具有廣闊的市場前景。
本發明提供了一種鋰化埃洛石鋰硫電池正極材料,所述正極材料以埃洛石為原料,經鋰化后載硫得到;所述正極材料中埃洛石的長度為0.05~2um,外徑為30~100nm,管壁厚度為6~25nm;所述正極材料的載硫量為80%以上。本發明首次將鋰化埃洛石應用到鋰硫電池正極材料中,通過鋰化將鋰離子吸附在埃洛石帶負電的管外壁,促進了鋰離子的擴散,利于與電解液的接觸,從而提升了電化學反應動力學。利用埃洛石的管腔空間實現高載硫,帶正電的管內壁吸附鋰硫電池充放電過程產生的多硫化物陰離子,從而抑制穿梭效應。鋰化后顯著提升了電池的倍率性能、比容量與循環穩定性。本發明的制備方法以廉價易得的埃洛石為原料,成本低,工藝簡單,具有產業化前景。
本發明公開了一種從廢鋰離子電池粉末選擇性提鋰及電解分離回收二氧化錳的方法,包括:稱取一定量的廢鋰離子電池粉末,加入濃硫酸進行充分攪拌混勻;將拌酸混勻后的電池粉末放入電爐在一定溫度下焙燒預定時間;將焙燒后的電池粉末用純水在預定溫度下機械攪拌浸出;對料漿進行液固分離,濾渣送濕法回收鎳鈷錳系統,含鋰浸出液分別采用硫化沉淀與氧化中和沉淀分步去除雜質;含鋰凈化液在預定電流密度、酸度與溫度下電解產出二氧化錳粉末;電解沉錳后的含鋰溶液脫除殘余錳離子后,添加飽和碳酸鈉溶液進行碳化沉鋰產出碳酸鋰粉體。本發明為后續硫酸浸出回收鎳鈷創造良好條件,經過電沉積可實現富鋰液中鋰錳的高效分離,綜合回收電解二氧化錳產品。
本發明涉及一種鋰離子電池導電膜/金屬鋰/導電基體三層結構復合負極及其制備方法,該復合負極由底部導電基體、中間金屬鋰層和頂部導電膜構成;其制備方法是通過電化學方法在導電基體表面依次沉積金屬鋰層和導電膜,即得導電膜/金屬鋰層/導電基體三層結構復合電極,其中導電膜包含電子導電和離子導電功能。該復合電極應用于鋰離子電池,能解決現有鋰負極不能直接在空氣中組裝成電池的缺點,工藝簡單,降低了電池組裝工藝成本,并且能夠有效抑制鋰枝晶的生長,提高鋰離子電池的循環壽命和安全性。
本發明公開了一種溶膠凝膠法合成鋰離子電池正極材料氟磷酸釩鋰。是將鋰鹽水溶液、氟鹽水溶液、五價釩鹽水溶液、磷酸鹽水溶液和鰲合劑按摩爾比為2∶2∶1-2∶2∶4,攪拌混合均勻;控制PH=7-11,在40-80℃的攪拌反應器中反應1-5小時形成凝膠,在80-150℃的真空干燥箱中干燥5-15H,將干凝膠在200℃-400℃加熱分解1-4小時,經研磨均勻后,在惰性氣體的氣氛中于400℃-800℃焙燒5-20H即為成品。本發明直接使用五價釩作原料,解決了釩離子容易氧化問題;降低了煅燒溫度,材料粒徑分布均勻、細小、電導率提高;合成溫度400-800℃之間可調,可得到不同粒度的材料;方法簡單方便、易于控制、大大縮短了合成周期,降低了成本。
本發明提供了一種本發明公開了從鋰離子電池中回收制備磷酸鐵鋰的方法,包括以下步驟:S1:將退役的磷酸鐵鋰電池放電處理后進行拆解得到電池正極,對電池正極進行破碎篩分,之后氣流分選得到較輕的粉料;S2:將S1中所得粉料進行氧化浸出,得到含有金屬離子、磷酸根離子以及酸根離子的濾液和濾渣;S3:向S2中所得濾液加入磷酸,得到含有鋁元素的磷酸鐵沉淀,作為制備磷酸鐵鋰材料的前驅體;S4:將S3中所得前驅體與鋰源混合,得到混合物;S5:將S4所得混合物與碳源研磨均勻后在惰性氣氛下進行高溫燒結,得到鋁摻雜的磷酸鐵鋰正極材料。本發明制備流程短,成本低,可操作性強,制備的磷酸鐵鋰正極材料性能優良,具有較高的應用價值。
一種磷酸鈦鋰包覆富鋰錳基正極材料的制備方法,包括以下步驟:(1)將富鋰錳基前驅體與鋰源混合、研磨,在空氣氣氛下煅燒,冷卻;(2)將富鋰錳基正極材料分散于無水有機溶劑Ⅰ中,攪拌均勻;再加入鈦源,攪拌均勻,得黑色懸濁液a;(3)稱取鋰源和磷源,在無水有機溶劑Ⅱ中加入鋰源和磷源,攪拌均勻,得混合懸濁液b;(4)將混合懸濁液b加入黑色懸濁液a中反應,油浴蒸干,得干凝膠粉;(5)將干凝膠粉置于還原性氣氛下煅燒,即成。本發明磷酸鈦鋰作為表面包覆層,不僅可以緩解二次顆粒的破裂和層狀?尖晶石相變,而且能提高正極?電解質界面動力學,使磷酸鈦鋰包覆富鋰錳基正極材料復合材料具有優異的循環穩定性。
本發明屬于鋰金屬電池領域,具體公開了一種氮氧共摻雜碳包覆金屬鋰陽極活性材料,其特征在于,包括碳空心球以及裝填在碳空心球內部腔室的金屬鋰單質;所述的碳空心球的球壁材料為氮氧共摻雜的石墨化碳,且該球壁具有介孔結構。本發明還公開了包含所述氮氧共摻雜碳包覆金屬鋰陽極活性材料的鋰金屬陽極以及鋰金屬電池。本發明所述的氮氧共摻雜碳空心球可以有效的降低金屬鋰成核和沉積過程中過電位,提供均勻的成核和沉積位點,使金屬鋰在集流體中穩定均勻的生長,實現鋰金屬陽極在長循環過程中均勻的沉積和溶解。此外,穩定有序的碳骨架可以極大的減小循環過程中的體積膨脹,大幅度提高鋰金屬電池的循環壽命和安全性能。
本發明提供了一種利用鋰離子電池正極活性廢料制備電池級氫氧化鋰的方法,包括以下步驟:首先采用氧化酸浸法處理鋰離子電池正極活性廢料,得到酸性浸出液;然后采用兩步萃取的方式以及調節溶液的pH值分離錳、鈷與鎳,實現有價金屬的綜合回收,同時深度脫除Fe、Ni、Ca、Mg、Cu、Al等元素的雜質粒子,該過程中有效避免了鋰的損失;再采用強酸性陽離子交換樹脂對萃余液進行深度除雜處理,得到凈化富鋰溶液;經雙極膜電滲析法處理凈化富鋰溶液后,得到氫氧化鋰溶液和酸性溶液;最后對氫氧化鋰溶液進行蒸發濃縮,得到電池級氫氧化鋰產品。采用該方法,可獲得直接用于三元正極材料制備的電池級氫氧化鋰產品,實現鋰的增值化處理。
一種高性能鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的制備方法,將自制包含摻雜元素的磷酸二氫鋰、草酸亞鐵或乙酸亞鐵、導電劑或導電劑的前驅體按照一定的比例混合均勻,然后將混合物放入惰性氣氛保護的微波反應爐中煅燒和熱處理,最后冷卻至室溫,便制得鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰。本發明方法避免了氨氣、一氧化碳等污染性氣體產生,有利環境保護,工藝簡單易行,適宜于工業化生產,而且所制備的磷酸鐵鋰電化學性能優良。
一種從硫酸鋰鉀與氯化鈉混合物中浮選硫酸鋰鉀的方法,包括以下步驟:(1)將硫酸鋰鉀和NaCl的混鹽進行磨礦;(2)將步驟(1)所得礦漿送入浮選機,浮選工藝流程為一次粗選一次掃選或者一次粗選兩次掃選;(3)將步驟(2)所得硫酸鋰鉀精礦過濾,烘干,得硫酸鋰鉀粗產品。采用本發明,從硫酸鋰鉀與氯化鈉混合物中浮選硫酸鋰鉀,對不同品位的硫酸鋰鉀資源具有很強的適應性,且工藝簡單,便于操作,成本低,能耗低,所用浮選藥劑無毒無污染,所得硫酸鋰鉀產品質量好;鋰資源回收率高,經濟效益好。本發明采用浮選法先將硫酸鋰鉀與氯化鈉等雜質分離,再通過化工處理法生產硫酸鉀和碳酸鋰,將大大提高產品的質量和收率。
一種改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法,包括基材以及包裹于基材表面的含鋰包覆層,所述基材的化學式為LinNixCoyMn1?x?yMzO2,其中0.95≤n≤1.1,0.8≤x≤1,0.1≤y≤1,0.3≤z≤0.7,M為Ti、Mg、Al或Zr元素中的一種或多種;含鋰包覆層包括Li3NbO4,LiNbO3,Li2ZrO3或LiAlO2中的一種或多種;含鋰包覆層與基材中鎳鈷錳酸鋰化合物的質量比為0.2%~1.0%。本發明在高鎳類單晶基體上引入微量的摻雜元素M,通過一燒欠鋰,二燒補鋰結合包覆手段修復相結構的工藝,并調整摻雜元素M的元素摻雜量,使制備得到的正極材料鋰鎳混排值控制在1.7%至3.0%范圍內,能提高高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的首次充/放容量和倍率性能,還能明顯改善高溫循環及高溫DCR增長性能。
一種采用氯化焙燒法從鋰云母礦中提取鋰制備碳酸鋰的方法和設備,先將鋰云母礦、氯化鈣、氫氧化鈉與復合粘結劑混合,造球,在“回”形軌道式焙燒爐中進行氯化焙燒,用含碳酸鈉、碳酸鉀的溶液浸出上述煙塵,鉀、鈉、銣、銫進入溶液,鋰轉化為碳酸鋰,過濾后得到碳酸鋰固體,過濾母液循環用于浸出煙塵,直至堿金屬鹽接近飽和后,利用焙燒爐氣余熱間接加熱過濾母液蒸發部分水分,通入CO2進行碳酸化,冷卻結晶析出碳酸鉀、碳酸鈉混合鹽,將該混合鹽一部分返回作輔料與鋰云母混合焙燒循環利用,一部分用作溶出時所需碳酸鹽試劑,其余部分作為碳酸鉀、碳酸鈉副產品。本發明鋰回收率高,物料綜合利用好,設備產能大,生產效率高,過程用水量小,廢水排放少。
本發明公開了一種硅酸鈦鋰鋰離子電池負極材料的制備方法,具體包括以下步驟:1)將鋰鹽、鈦源、硅源溶于有機溶劑中并混合均勻,制成混合溶液;2)調節混合溶液的pH值至1.5-6.5;3)將水蒸汽經載流氣體載流通入步驟2)后的混合溶液中進行水解反應得到共沉淀物,然后過濾、水洗、烘干,得到前驅體;4)將前驅體在惰性保護氣氛中先在450~700℃的溫度下預燒3~5h,再在750~950℃的溫度下焙燒,得到所述的硅酸鈦鋰鋰離子電池負極材料。本發明的制備方法制備的負極材料具有較為理想的形態和粒度分布,以及良好的電化學性能;本發明的制備方法流程簡單、可操作性強、安全性高,便于實現產業化。
本發明屬于廢舊鋰離子電池的綜合回收利用領域,具體公開了一種以廢舊鋰離子電池為原料制備鋰吸附劑的方法。廢舊鋰離子電池經拆分及有機溶劑浸泡,得到正極粉體材料,通過還原浸出得浸出液,利用萃取及化學轉化、分離提純浸出液中的錳和鋰,使其分別以硫酸錳和氫氧化鋰的形式存在,并用提純后的硫酸錳與氫氧化鋰通過水熱合成法制備鋰吸附劑。本發明能夠使廢舊鋰離子電池直接變為新材料鋰吸附劑,有效減緩鋰離子電池對環境的污染,整個制備過程綠色低能,成本低,錳鋰元素的回收率高,有效避免錳鈷深度分離所帶來的流程長、效率低的問題,制備得到的鋰吸附劑吸附性能優異。
本發明公開了一種磷酸鐵鋰?鈦酸鋰電池生命周期的預測方法。該預測方法先對某種型號規格的磷酸鐵鋰?鈦酸鋰電池,進行指定次數的循環后,進行電性能檢測;然后拆解,獲得正極材料、負極材料、隔膜和電解液中的一種或多種,并進行材料學檢測和/或分析化學檢測,建立關于磷酸鐵鋰?鈦酸鋰電池電性能指標、材料學參數和/或分析化學參數與循環次數之間對應關系的標準數據庫;再取待測磷酸鐵鋰?鈦酸鋰電池同樣進行拆解并進行相關檢測,進行比對,預估電池的剩余的循環次數。本發明綜合電池的電性能測試、電池組分的材料學、分析化學檢測手段,提出一套相對準確的評價磷酸鐵鋰?鈦酸鋰電池性能衰減程度并預測剩余使用壽命的方法,有效減小預測誤差。
本發明公開了一種鋰離子電池負極極片及其制備方法、鋰離子電池;該鋰離子電池負極極片包括含有負極活性材料的電極片,以及與電極片含有負極活性材料的一面結合的薄膜態固體電解質層。鋰離子電池負極極片的制備方法,包括以下步驟:采用離子濺射、真空蒸鍍、化學生長或物理涂覆的方法在電極片含有負極活性材料的一面生成薄膜態固體電解質層,得到鋰離子電池負極極片。鋰離子電池包括上述的鋰離子電池負極極片、電解液和鋰離子電池正極極片。該鋰離子電池負極極片結構穩定且壽命長、電化學窗口寬且穩定,包含該鋰離子電池負極極片的鋰離子電池具有存儲及循環壽命長、基本電化學性能不受影響等優點。
本發明公開了一種全氟磺酰雙腈胺鋰聚合物電解質的制備方法,包括:將丙二腈與氫化鋰在特定混合溶劑A存在下于適當溫度和惰性氣氛下混合反應不少于5h,得到丙二腈鋰溶液;將純化后的丙二腈鋰溶液與帶乙氧基側鏈的全氟磺酰氟樹脂發生相似轉變反應,丙二腈鋰保持過量,反應后經后續處理,即得到側鏈含雙腈胺鋰基團的全氟磺酰雙腈胺鋰聚合物電解質。本發明的鋰硫二次電池,包含鋰負極、正極極片、電解質膜、有機電解液;電解質膜用到的電解質為全氟磺酰雙腈胺鋰聚合物電解質;正極極片主要由集流體以及硫正極活性材料等組成;有機電解液包含鋰鹽和非水溶劑。本發明的鋰硫二次電池產品充放電過程活性物質克容量較高,活性物質溶失少,循環壽命長。
從鋰云母礦中提取鋰制備碳酸鋰的方法和設備,先按質量比為鋰云母礦石∶CaO∶Na2CO3與K2CO3中的一種或兩種=1∶0.2~0.4∶0.1~0.3混合,在“回”形焙燒爐中焙燒;再將熟料粉碎,加入消石灰,按液固比為2~4∶1,加入沉鋰母液、水或殘渣洗液,浸出,過濾,洗滌;然后往濾液中加碳酸鈉,或碳酸鈉與碳酸鉀的混合鹽沉鋰,沉淀,過濾,干燥得到碳酸鋰;最后過濾母液返回壓煮溶出過程,多次循環后將焙燒爐氣通入該過濾母液蒸發,通入CO2碳酸化,冷卻結晶析出碳酸鉀、碳酸鈉混合鹽。本發明克服了石灰焙燒法渣量大、能耗高的問題;避免傳統壓煮法預焙燒過程中HF對環境和設備的影響。
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