本发明提供一种改进的用于制备磷酸铁锂的方法,以提高其振实密度和锂电池的储存稳定性。该方法包括:磷酸铁锂前驱体的制备:将锂盐、金属氧化物和碳源物质加入到磷酸的水溶液中,经过反应得到LiH2PO4混合溶液,然后加入纳米级铁化合物,在球磨机中球磨,再经过喷雾干燥;烧结:在惰性气体保护下在600~800℃的烧结炉中烧结;以及水洗:用水清洗磷酸铁锂粉末,然后在100~200℃干燥。
本发明公开了一种从锂离子电池回收物制备电池级碳酸锂的方法,包括以下步骤,(1)制备含锂氟渣;(2)将含锂氟渣与水制浆后,加入浸出剂,使含锂氟渣中的锂溶入水中,过滤,得到粗制锂溶液;(3)用碱试剂调节pH值去除粗制锂溶液中的镁、镍、钴等杂质,得到精制锂溶液;(4)在精制锂溶液中加入碳酸盐进行沉淀,得到粗制碳酸锂;(5)洗涤所得的粗制碳酸锂,烘干后得到电池级碳酸锂产品。本发明的方法可以同时回收利用锂电池中的锂及钴镍锰等贵金属,且制备的碳酸锂为电池级产品,可以直接用于锂电池的生产制造,产品价值高,提高了资源的综合回收率。
本发明公开一种磷酸锰锂/氟磷酸钒锂/碳复合正极材料及其制备方法,以提高磷酸锰锂的离子电导率和循环稳定性,从而改善磷酸锰锂正极材料的倍率性能不好和循环稳定性差的缺点。本发明的复合材料的名义分子式为(1‑x)LiMnPO4·xLiVPO4F/C,其中0<x≤0.3。合成的复合材料一次颗粒为60~100nm大小,在颗粒表面包覆了一层均匀的碳源。本发明提出的制备方法工艺过程简单,易于控制,制备的(1‑x)LiMnPO4·xLiVPO4F/C复合正极材料通过组分之间协同作用,具有能量密度高、循环稳定、倍率性能好的特点。
本发明属于液态锂硫电池技术领域,具体涉及一种提高锂硫电池容量的电解液,其包含有机溶剂、锂盐和添加剂,所述添加剂分子式为R‑(CS)n‑N(R1)(R2),本发明还包含添加有所述电解液的锂硫电池。采用的电解液,可以显著提高锂硫电池的放电比容量和容量保持率,大幅改善电池性能,成本低廉,制备方法简单、理化性质优异、安全环保。
本发明涉及一种锂离子电池用富锂锰基正极材料的制备方法,属于能源材料领域。本发明将配好的锂、镍、钴、锰金属盐溶液滴加到丙烯酸溶液中并加热搅拌,加入少量过硫酸铵,聚合形成胶状物。干燥后研磨、预烧结和烧结便得到高比容量的富锂正极材料Li1+αMnxNiyCozO2,0.02<α<0.5,0.4
本发明公开了一种全固态锂电池负极材料、制备方法及全固态锂电池,其中,所述负极材料为核壳结构的TiO2;核为无氧缺陷的二氧化钛,且核的颗粒大小为200‑1000nm;壳为有氧缺陷的二氧化钛,且壳的厚度为20‑200nm。本发明制备的全固态锂电池负极材料与单纯的二氧化钛电极相比具有更高的锂离子电导率,与单纯的氧缺陷二氧化钛相比具有更好的导电性和稳定性。且本发明的制备全固态锂电池负极材料的方法可重复度高,工艺简单,可大规模生产。
本发明公开了一种基于有机物‑氨水的富锂锰基锂离子电池正极材料的改性方法,包括如下步骤:(1)将有机物溶于去离子水中,加入氨水,得到有机物‑氨水溶液;(2)将富锂锰基锂离子电池正极材料加入到步骤(1)后得到的有机物‑氨水溶液中,进行加热搅拌处理,蒸干,得到改性正极材料的前驱体粉体;(3)将步骤(2)得到的前驱体粉体在空气中进行后续烧结处理。具有工艺简单易控、成本低廉、环境友好、实用性强等特点,还能有效稳定富锂正极材料体相结构以及表界面理化特性。本发明还相应提供了一种由上述的改性方法制得的改性正极材料。
本发明公开了一种从锂离子电池正极材料中高效回收锂的方法,包括以下步骤:(1)将锂离子电池正极材料进行预处理得到预处理正极粉末;(2)将预处理正极粉末在惰性气氛保护下与还原剂加热反应,得到还原态正极粉末,其中,所述还原态正极粉末中含有易水解的锂化合物;(3)将还原态正极粉末加入水中进行水解,并控制水解体系的pH值为7‑8,液固比为(2‑3):1;(4)水解完毕后,将步骤(3)中水解体系进行固液分离,液相即为锂离子溶液。本发明还相应提供一种用于上述锂离子电池正极材料的回收系统。本发明的工艺过程简单,回收成本低,适用范围广,可适用于不同类型的锂正极材料,具有广阔的市场前景。
本发明提供了一种锂化埃洛石锂硫电池正极材料,所述正极材料以埃洛石为原料,经锂化后载硫得到;所述正极材料中埃洛石的长度为0.05~2um,外径为30~100nm,管壁厚度为6~25nm;所述正极材料的载硫量为80%以上。本发明首次将锂化埃洛石应用到锂硫电池正极材料中,通过锂化将锂离子吸附在埃洛石带负电的管外壁,促进了锂离子的扩散,利于与电解液的接触,从而提升了电化学反应动力学。利用埃洛石的管腔空间实现高载硫,带正电的管内壁吸附锂硫电池充放电过程产生的多硫化物阴离子,从而抑制穿梭效应。锂化后显著提升了电池的倍率性能、比容量与循环稳定性。本发明的制备方法以廉价易得的埃洛石为原料,成本低,工艺简单,具有产业化前景。
本发明公开了一种从废锂离子电池粉末选择性提锂及电解分离回收二氧化锰的方法,包括:称取一定量的废锂离子电池粉末,加入浓硫酸进行充分搅拌混匀;将拌酸混匀后的电池粉末放入电炉在一定温度下焙烧预定时间;将焙烧后的电池粉末用纯水在预定温度下机械搅拌浸出;对料浆进行液固分离,滤渣送湿法回收镍钴锰系统,含锂浸出液分别采用硫化沉淀与氧化中和沉淀分步去除杂质;含锂净化液在预定电流密度、酸度与温度下电解产出二氧化锰粉末;电解沉锰后的含锂溶液脱除残余锰离子后,添加饱和碳酸钠溶液进行碳化沉锂产出碳酸锂粉体。本发明为后续硫酸浸出回收镍钴创造良好条件,经过电沉积可实现富锂液中锂锰的高效分离,综合回收电解二氧化锰产品。
本发明涉及一种锂离子电池导电膜/金属锂/导电基体三层结构复合负极及其制备方法,该复合负极由底部导电基体、中间金属锂层和顶部导电膜构成;其制备方法是通过电化学方法在导电基体表面依次沉积金属锂层和导电膜,即得导电膜/金属锂层/导电基体三层结构复合电极,其中导电膜包含电子导电和离子导电功能。该复合电极应用于锂离子电池,能解决现有锂负极不能直接在空气中组装成电池的缺点,工艺简单,降低了电池组装工艺成本,并且能够有效抑制锂枝晶的生长,提高锂离子电池的循环寿命和安全性。
本发明公开了一种溶胶凝胶法合成锂离子电池正极材料氟磷酸钒锂。是将锂盐水溶液、氟盐水溶液、五价钒盐水溶液、磷酸盐水溶液和鳌合剂按摩尔比为2∶2∶1-2∶2∶4,搅拌混合均匀;控制PH=7-11,在40-80℃的搅拌反应器中反应1-5小时形成凝胶,在80-150℃的真空干燥箱中干燥5-15H,将干凝胶在200℃-400℃加热分解1-4小时,经研磨均匀后,在惰性气体的气氛中于400℃-800℃焙烧5-20H即为成品。本发明直接使用五价钒作原料,解决了钒离子容易氧化问题;降低了煅烧温度,材料粒径分布均匀、细小、电导率提高;合成温度400-800℃之间可调,可得到不同粒度的材料;方法简单方便、易于控制、大大缩短了合成周期,降低了成本。
本发明提供了一种本发明公开了从锂离子电池中回收制备磷酸铁锂的方法,包括以下步骤:S1:将退役的磷酸铁锂电池放电处理后进行拆解得到电池正极,对电池正极进行破碎筛分,之后气流分选得到较轻的粉料;S2:将S1中所得粉料进行氧化浸出,得到含有金属离子、磷酸根离子以及酸根离子的滤液和滤渣;S3:向S2中所得滤液加入磷酸,得到含有铝元素的磷酸铁沉淀,作为制备磷酸铁锂材料的前驱体;S4:将S3中所得前驱体与锂源混合,得到混合物;S5:将S4所得混合物与碳源研磨均匀后在惰性气氛下进行高温烧结,得到铝掺杂的磷酸铁锂正极材料。本发明制备流程短,成本低,可操作性强,制备的磷酸铁锂正极材料性能优良,具有较高的应用价值。
一种磷酸钛锂包覆富锂锰基正极材料的制备方法,包括以下步骤:(1)将富锂锰基前驱体与锂源混合、研磨,在空气气氛下煅烧,冷却;(2)将富锂锰基正极材料分散于无水有机溶剂Ⅰ中,搅拌均匀;再加入钛源,搅拌均匀,得黑色悬浊液a;(3)称取锂源和磷源,在无水有机溶剂Ⅱ中加入锂源和磷源,搅拌均匀,得混合悬浊液b;(4)将混合悬浊液b加入黑色悬浊液a中反应,油浴蒸干,得干凝胶粉;(5)将干凝胶粉置于还原性气氛下煅烧,即成。本发明磷酸钛锂作为表面包覆层,不仅可以缓解二次颗粒的破裂和层状‑尖晶石相变,而且能提高正极‑电解质界面动力学,使磷酸钛锂包覆富锂锰基正极材料复合材料具有优异的循环稳定性。
本发明属于锂金属电池领域,具体公开了一种氮氧共掺杂碳包覆金属锂阳极活性材料,其特征在于,包括碳空心球以及装填在碳空心球内部腔室的金属锂单质;所述的碳空心球的球壁材料为氮氧共掺杂的石墨化碳,且该球壁具有介孔结构。本发明还公开了包含所述氮氧共掺杂碳包覆金属锂阳极活性材料的锂金属阳极以及锂金属电池。本发明所述的氮氧共掺杂碳空心球可以有效的降低金属锂成核和沉积过程中过电位,提供均匀的成核和沉积位点,使金属锂在集流体中稳定均匀的生长,实现锂金属阳极在长循环过程中均匀的沉积和溶解。此外,稳定有序的碳骨架可以极大的减小循环过程中的体积膨胀,大幅度提高锂金属电池的循环寿命和安全性能。
本发明提供了一种利用锂离子电池正极活性废料制备电池级氢氧化锂的方法,包括以下步骤:首先采用氧化酸浸法处理锂离子电池正极活性废料,得到酸性浸出液;然后采用两步萃取的方式以及调节溶液的pH值分离锰、钴与镍,实现有价金属的综合回收,同时深度脱除Fe、Ni、Ca、Mg、Cu、Al等元素的杂质粒子,该过程中有效避免了锂的损失;再采用强酸性阳离子交换树脂对萃余液进行深度除杂处理,得到净化富锂溶液;经双极膜电渗析法处理净化富锂溶液后,得到氢氧化锂溶液和酸性溶液;最后对氢氧化锂溶液进行蒸发浓缩,得到电池级氢氧化锂产品。采用该方法,可获得直接用于三元正极材料制备的电池级氢氧化锂产品,实现锂的增值化处理。
一种高性能锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法,将自制包含掺杂元素的磷酸二氢锂、草酸亚铁或乙酸亚铁、导电剂或导电剂的前驱体按照一定的比例混合均匀,然后将混合物放入惰性气氛保护的微波反应炉中煅烧和热处理,最后冷却至室温,便制得锂离子电池正极材料磷酸铁锂。本发明方法避免了氨气、一氧化碳等污染性气体产生,有利环境保护,工艺简单易行,适宜于工业化生产,而且所制备的磷酸铁锂电化学性能优良。
一种从硫酸锂钾与氯化钠混合物中浮选硫酸锂钾的方法,包括以下步骤:(1)将硫酸锂钾和NaCl的混盐进行磨矿;(2)将步骤(1)所得矿浆送入浮选机,浮选工艺流程为一次粗选一次扫选或者一次粗选两次扫选;(3)将步骤(2)所得硫酸锂钾精矿过滤,烘干,得硫酸锂钾粗产品。采用本发明,从硫酸锂钾与氯化钠混合物中浮选硫酸锂钾,对不同品位的硫酸锂钾资源具有很强的适应性,且工艺简单,便于操作,成本低,能耗低,所用浮选药剂无毒无污染,所得硫酸锂钾产品质量好;锂资源回收率高,经济效益好。本发明采用浮选法先将硫酸锂钾与氯化钠等杂质分离,再通过化工处理法生产硫酸钾和碳酸锂,将大大提高产品的质量和收率。
一种改性高镍类单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法,包括基材以及包裹于基材表面的含锂包覆层,所述基材的化学式为LinNixCoyMn1‑x‑yMzO2,其中0.95≤n≤1.1,0.8≤x≤1,0.1≤y≤1,0.3≤z≤0.7,M为Ti、Mg、Al或Zr元素中的一种或多种;含锂包覆层包括Li3NbO4,LiNbO3,Li2ZrO3或LiAlO2中的一种或多种;含锂包覆层与基材中镍钴锰酸锂化合物的质量比为0.2%~1.0%。本发明在高镍类单晶基体上引入微量的掺杂元素M,通过一烧欠锂,二烧补锂结合包覆手段修复相结构的工艺,并调整掺杂元素M的元素掺杂量,使制备得到的正极材料锂镍混排值控制在1.7%至3.0%范围内,能提高高镍类单晶镍钴锰酸锂正极材料的首次充/放容量和倍率性能,还能明显改善高温循环及高温DCR增长性能。
一种采用氯化焙烧法从锂云母矿中提取锂制备碳酸锂的方法和设备,先将锂云母矿、氯化钙、氢氧化钠与复合粘结剂混合,造球,在“回”形轨道式焙烧炉中进行氯化焙烧,用含碳酸钠、碳酸钾的溶液浸出上述烟尘,钾、钠、铷、铯进入溶液,锂转化为碳酸锂,过滤后得到碳酸锂固体,过滤母液循环用于浸出烟尘,直至碱金属盐接近饱和后,利用焙烧炉气余热间接加热过滤母液蒸发部分水分,通入CO2进行碳酸化,冷却结晶析出碳酸钾、碳酸钠混合盐,将该混合盐一部分返回作辅料与锂云母混合焙烧循环利用,一部分用作溶出时所需碳酸盐试剂,其余部分作为碳酸钾、碳酸钠副产品。本发明锂回收率高,物料综合利用好,设备产能大,生产效率高,过程用水量小,废水排放少。
本发明公开了一种硅酸钛锂锂离子电池负极材料的制备方法,具体包括以下步骤:1)将锂盐、钛源、硅源溶于有机溶剂中并混合均匀,制成混合溶液;2)调节混合溶液的pH值至1.5-6.5;3)将水蒸汽经载流气体载流通入步骤2)后的混合溶液中进行水解反应得到共沉淀物,然后过滤、水洗、烘干,得到前驱体;4)将前驱体在惰性保护气氛中先在450~700℃的温度下预烧3~5h,再在750~950℃的温度下焙烧,得到所述的硅酸钛锂锂离子电池负极材料。本发明的制备方法制备的负极材料具有较为理想的形态和粒度分布,以及良好的电化学性能;本发明的制备方法流程简单、可操作性强、安全性高,便于实现产业化。
本发明属于废旧锂离子电池的综合回收利用领域,具体公开了一种以废旧锂离子电池为原料制备锂吸附剂的方法。废旧锂离子电池经拆分及有机溶剂浸泡,得到正极粉体材料,通过还原浸出得浸出液,利用萃取及化学转化、分离提纯浸出液中的锰和锂,使其分别以硫酸锰和氢氧化锂的形式存在,并用提纯后的硫酸锰与氢氧化锂通过水热合成法制备锂吸附剂。本发明能够使废旧锂离子电池直接变为新材料锂吸附剂,有效减缓锂离子电池对环境的污染,整个制备过程绿色低能,成本低,锰锂元素的回收率高,有效避免锰钴深度分离所带来的流程长、效率低的问题,制备得到的锂吸附剂吸附性能优异。
本发明公开了一种磷酸铁锂‑钛酸锂电池生命周期的预测方法。该预测方法先对某种型号规格的磷酸铁锂‑钛酸锂电池,进行指定次数的循环后,进行电性能检测;然后拆解,获得正极材料、负极材料、隔膜和电解液中的一种或多种,并进行材料学检测和/或分析化学检测,建立关于磷酸铁锂‑钛酸锂电池电性能指标、材料学参数和/或分析化学参数与循环次数之间对应关系的标准数据库;再取待测磷酸铁锂‑钛酸锂电池同样进行拆解并进行相关检测,进行比对,预估电池的剩余的循环次数。本发明综合电池的电性能测试、电池组分的材料学、分析化学检测手段,提出一套相对准确的评价磷酸铁锂‑钛酸锂电池性能衰减程度并预测剩余使用寿命的方法,有效减小预测误差。
本发明公开了一种锂离子电池负极极片及其制备方法、锂离子电池;该锂离子电池负极极片包括含有负极活性材料的电极片,以及与电极片含有负极活性材料的一面结合的薄膜态固体电解质层。锂离子电池负极极片的制备方法,包括以下步骤:采用离子溅射、真空蒸镀、化学生长或物理涂覆的方法在电极片含有负极活性材料的一面生成薄膜态固体电解质层,得到锂离子电池负极极片。锂离子电池包括上述的锂离子电池负极极片、电解液和锂离子电池正极极片。该锂离子电池负极极片结构稳定且寿命长、电化学窗口宽且稳定,包含该锂离子电池负极极片的锂离子电池具有存储及循环寿命长、基本电化学性能不受影响等优点。
本发明公开了一种全氟磺酰双腈胺锂聚合物电解质的制备方法,包括:将丙二腈与氢化锂在特定混合溶剂A存在下于适当温度和惰性气氛下混合反应不少于5h,得到丙二腈锂溶液;将纯化后的丙二腈锂溶液与带乙氧基侧链的全氟磺酰氟树脂发生相似转变反应,丙二腈锂保持过量,反应后经后续处理,即得到侧链含双腈胺锂基团的全氟磺酰双腈胺锂聚合物电解质。本发明的锂硫二次电池,包含锂负极、正极极片、电解质膜、有机电解液;电解质膜用到的电解质为全氟磺酰双腈胺锂聚合物电解质;正极极片主要由集流体以及硫正极活性材料等组成;有机电解液包含锂盐和非水溶剂。本发明的锂硫二次电池产品充放电过程活性物质克容量较高,活性物质溶失少,循环寿命长。
从锂云母矿中提取锂制备碳酸锂的方法和设备,先按质量比为锂云母矿石∶CaO∶Na2CO3与K2CO3中的一种或两种=1∶0.2~0.4∶0.1~0.3混合,在“回”形焙烧炉中焙烧;再将熟料粉碎,加入消石灰,按液固比为2~4∶1,加入沉锂母液、水或残渣洗液,浸出,过滤,洗涤;然后往滤液中加碳酸钠,或碳酸钠与碳酸钾的混合盐沉锂,沉淀,过滤,干燥得到碳酸锂;最后过滤母液返回压煮溶出过程,多次循环后将焙烧炉气通入该过滤母液蒸发,通入CO2碳酸化,冷却结晶析出碳酸钾、碳酸钠混合盐。本发明克服了石灰焙烧法渣量大、能耗高的问题;避免传统压煮法预焙烧过程中HF对环境和设备的影响。
磷酸锰锂-磷酸钒锂复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)以MnV2O6·4H2O、LiH2PO4以及复合碳源为原料,将锰、钒、磷、锂、碳元素摩尔比控制为1∶2∶4∶4∶(0.1~10),以质量浓度50~100%的酒精为分散介质,在200~400r/min下球磨4~12h,然后喷雾干燥,得到含复合碳源的磷酸锰锂-磷酸钒锂复合材料前驱体粉末;(2)将步骤(1)所得磷酸锰锂-磷酸钒锂复合材料前驱体粉末在保护性气体下于400~800℃焙烧4~20h,得磷酸锰锂-磷酸钒锂复合正极材料。本发明操作过程简便、设备简单、易于控制;所得到的磷酸锰锂-磷酸钒锂颗粒粒径分布为0.1~6μm,反应活性高,有效地改善了材料的循环性能和倍率性能,大大提高了物料的加工性能。
本发明属于锂金属电池技术领域,具体公开了一种多孔锂金属阳极,包括多孔金属集流体,复合在所述多孔金属集流体骨架上的金属锂层,以及覆盖金属锂层表面的氧化锂层。本发明还公开了所述的多孔锂金属阳极的制备方法,将多孔金属集流体进行表面氧化,随后向表面氧化后的多孔金属集流体中填充金属锂,进行置换反应,制得所述的多孔锂金属阳极。本发明还公开所述的多孔锂金属阳极的应用以及制得的锂金属电池。本发明中,原位形成的氧化锂层的存在降低了金属锂与电解液直接接触,有效避免的界面反应的发生,同时保持多孔金属集流体高比表面积的优势。同时,氧化层良好的亲锂性,有利于稳定锂离子的传输,最终实现锂金属电池长的循环寿命。
本发明涉及废旧锂离子电池回收领域,提供了一种从废旧锂离子电池正极材料中回收锂的方法,所述方法将废旧锂离子电池正极材料与(NH4)2SO4混合进行硫酸化焙烧,破坏正极材料的层状结构使锂离子顺利脱出,再将焙烧产物进行水浸出得到富锂浸出液和过渡金属氧化物渣相。浸出液经过除杂净化后加入碳酸铵,在一定温度下以Li2CO3沉淀的形式回收锂,沉锂后液进行蒸发结晶可制备(NH4)2SO4,实现废旧锂离子电池正极材料中锂的回收和(NH4)2SO4的循环使用,同时含锂残液可在水浸出阶段循环使用。本发明回收流程短,成本低,过程清洁,所得碳酸锂纯度高达99.6wt%。
本发明公开了锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法,涉及锂离子电池拆解技术领域,包括以下步骤:S1、粉碎配料;S2、绝氧锻烧;S3、破碎水浸;S4、精滤、MVR浓缩;S5、酸溶浸渍;S6、洗涤活化;S7、共沉除杂;S8、除钙除氟;S9、精除氟;S10、配料沉淀。该锂离子电池拆解活性黑粉制备三元前驱体、碳酸锂的方法,在湿法处理时没有使用萃取,最终产品中油份含量极低,规避了后续前驱体对电池生产的影响,利用活性黑粉自身的铝、铜及炭粉的还原性,并按一定比例补充炭铝粉,在隔绝氧气的情况下高温焙烧,不需要控制炉内气氛,控制简单,能耗低;流程短,工艺简单易操作;流程内物料进行循环利用,减少原辅料的消耗。
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