鉅大LARGE | 點擊量:1083次 | 2022年02月15日
從廢棄電池中回收負極材料用于鋰離子電池有可行性嗎?
循環(huán)利用的負極材料如果來自于不同的電池會怎樣,電池的性能還能保持一致嗎?為了討論不同的重復利用負極材料的特性,將來自不同電池的負極材料回收后,重新做成負極,利用SEM觀察其形貌,如圖所示。
可以看出,VG和RAM的形貌有很大的不同,VG材料是片狀結(jié)構(gòu)的石墨層堆疊而成,循環(huán)過后的負極則由更小的片狀組成,表面不如VG材料一樣有較大的起伏,但是并不影響整體的循環(huán)性能。
圖.VG材料的SEM(a)、(b)兩種不同來源RAM材料SEM(c).(d).(e).(f)
在此之外,還進行了小規(guī)模的擴大試驗,證明了從廢棄電池中回收負極材料用于鋰電池的可行性。與實驗操作相比,為了保證拆解過程中的安全性,擴大試驗需要在惰性的氣氛中進行。結(jié)果表明,廢棄電池中的負極材料可以通過機械方式從商業(yè)電池中提取,而且利用從耗盡的電池取得的負極材料制作的電池在初始10周循環(huán)中沒有明顯的衰減。
使用不知道其循環(huán)歷史和制造質(zhì)量的RAM,可以真實地模擬現(xiàn)實世界的LiB回收條件。將RAM投入新負極制造的效果可以從SEM中看出,同時對廢棄鋰電池回收有了新的途徑。雖然RAM的形態(tài)各不相同,但是其性能并無明顯差異。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在整個實驗中,雖然不太廣泛,還是可以觀察到石墨材料預鋰化的現(xiàn)象,從而可以證明鋰嵌入碳材料的可能性。通過相同的處理,利用RAM和VG制作的負極表現(xiàn)出相似的循環(huán)穩(wěn)定性,RAM負極具有更高的首效。RAM和VG電池類似的首次循環(huán)表明雖然經(jīng)過使用,壽命終了了,RAM仍舊保持著結(jié)晶度。
首次循環(huán)容量的提高主要歸因于鋰離子嵌入循環(huán)后的負極材料,沒有造成Li含量的消耗。但是要確認預鋰化有助于RAM電池中SEI的重新形成的程度,則需要進一步的研究。此外,更多的數(shù)據(jù)需要進行測試,例如在長期循環(huán)中的變化、倍率依賴性等。
分析認為,鋰電池在充放電過程中,負極材料必然會發(fā)生或多或少的晶體結(jié)構(gòu)變化,壽命終止的電池負極材料想要與未使用過的負極材料性能結(jié)構(gòu)一致還是不可能的。同時,試驗中對于采樣的合理性要考慮到,電化學性能測試也不全面,需要進一步驗證。負極材料重新利用是一個好的廢棄物處理辦法,將不同種類的負極材料進行分類處理,根據(jù)產(chǎn)品用途進行篩選分級可以保證產(chǎn)品質(zhì)量及廢棄物使用效率。
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