关键词： 磷酸铁锂   钴酸锂   正极材料   协同浸出   回收   锂  

摘要： 研究了利用废旧磷酸铁锂(LFP)和钴酸锂(LCO)电池正极材料协同浸出锂,通过热力学分析了工艺可行性,考察了各因素对协同浸出的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对浸出渣进行了表征。结果表明:在不添加任何氧化剂或还原剂条件下,LFP与LCO能在酸性体系中协同浸出锂;在硫酸浓度0.7 mol/L、浸出温度40℃、浸出时间60 min、n(LCO)∶n(LFP)=0.5、液固体积质量比10 mL/1 g最佳浸出条件下,废旧电池正极材料中的Li、Co、Fe、P浸出率分别为99.99%、99.99%、48.00%、43.77%。该法可实现在低酸条件下从复杂电池正极材料中回收有价金属的目的,具有一定推广应用价值。

关键词： 废旧磷酸铁锂电池   正极材料   还原浸出   超声波辅助浸出   浸出动力学  

摘要： 采用超声波辅助葡萄糖还原酸浸法从废旧磷酸铁锂(LFP)电池中回收Li和Fe,分析了常规浸出工艺中硫酸浓度、葡萄糖浓度、液固比(浸出液体积与正极材料质量之比)、温度、时间等因素对Li和Fe浸出率的影响,比较了超声波辅助作用前后,Li和Fe浸出率的变化。实验结果表明:在H_(2)SO_(4)浓度2 mol/L、葡萄糖浓度2.0 mol/L、液固比15 mL/g、温度70℃、浸出时间90 min的条件下,Li和Fe的浸出率分别为88.25%和90.13%;与常规浸出工艺相比,超声波辅助工艺既能缩短浸出时间,又能提高Li和Fe的浸出率,在硫酸浓度2 mol/L、葡萄糖浓度2.0 mol/L、液固比15 mL/g、温度70℃、超声时间60 min、超声功率70 W的条件下,Li和Fe的浸出率分别为95.36%和95.83%;Li和Fe的浸出动力学过程符合“未反应收缩核模型”,Li和Fe的浸出主要受内扩散控制。

关键词： 磷酸铁锂   高压实密度   锂离子电池   正极材料  

摘要： 磷酸铁锂(LiFePO_(4),LFP)因其卓越的安全性和循环稳定性,已成为动力电池和储能系统的主流正极材料。然而,其低电子电导率和离子扩散系数限制了其电化学性能。提高压实密度是改善其体积能量密度的有效途径。本文系统综述了磷酸铁锂材料提高压实密度的方法,分析了当前高压实密度磷酸铁锂的产业发展和面临的挑战。

关键词： 磷酸铁锂   高温循环   衰减机理   结构破损   活性锂损失  

摘要： 以280 Ah磷酸铁锂/石墨电池为研究对象,探究在45℃高温充放电循环条件下的衰减机理。分析在循环过程中的微分电压曲线(dQ/dV),通过曲线的变化分析容量损失的来源,并通过对100%、90%、60%SOH的电池进行拆解,系统分析电池在不同SOH下正负极形貌、结构和比容量的变化。综合分析表明,高温下储能磷酸铁锂电池容量衰减的最主要原因是石墨结构的破损失效,并导致一系列副反应的发生,如SEI膜增厚、电解液分解和隔膜堵塞。

关键词： 废旧电池回收   废旧磷酸铁锂电池   浸出   专利分析  

摘要： 分析了废旧磷酸铁锂电池浸出回收领域的专利申请趋势、主要申请人及专利技术发展情况,展示了主流技术重点专利。结果表明,废旧磷酸铁锂电池浸出回收专利申请量自2015年以来持续增长,目前呈氧化酸性浸出为主流技术、其他技术齐头并进的发展态势,也有个别技术逐渐被产业淘汰。

关键词： 磷酸铁锂电池   热失控   安全性能  

摘要： 本文简述了磷酸铁锂电池的安全特性,它在众多种类的锂离子电池中安全性最好。总结了磷酸铁锂电池产生热失控的原因,多为锂电池滥用导致,包括过充电、外部短路、壳体变形和刺穿等。同时描述了磷酸铁锂电池发生热失控时的六个阶段,以及每个阶段的现象。最后,总结了从使用环境、电芯设计、储存SOC、过充倍率、温度监测和冷却液管路设计等多个方面来预防和处理磷酸铁锂电池热失控的方法,这为磷酸铁锂电池在生命周期内的安全使用提供了解决方案。

关键词： 磷酸铁锂电池   电池管理系统   通信电源   循环寿命  

摘要： 为满足铁路通信电源智能化发展需求,对磷酸铁锂电池在铁路通信电源中应用进行分析。在安全性与电池管理系统上对磷酸铁锂电池进行优化设计,对磷酸铁锂电池在铁路上的成本投入及应用场景进行分析,并将分析结果在成都铁路局灵杰机房进行试验,试验结果进一步论证磷酸铁锂电池在铁路通信电源中应用的优势和可行性。磷酸铁锂电池作为铁路48 V通信电源的后备电池组,不仅能够提高运维效率,还有效降低运维成本,符合新时代铁路发展需求。

关键词： 锂离子电池   微电滥用   过充循环   性能衰减   电化学阻抗   等效电路模型   弛豫时间分布  

摘要： 当前锂离子电池被广泛应用于清洁交通和规模储能场景中,然而由于电池制造单体一致性以及服役容量衰减速度的固有差异性,电池在运行过程中常出现轻微过度充电这一电滥用工况。进一步的滞后维护会带来循环积累效应,对电池的规模成组应用造成可靠性挑战和安全隐患。因此对主要电池类型在所述工况下的性能衰减特性进行研究具有重要意义。本文以磷酸铁锂和镍钴锰三元锂离子电池为研究对象,开展了正常循环老化和微过充循环老化试验。结果显示,磷酸铁锂电池在两种循环工况下的性能衰减特性差异较小,而三元电池在微过充循环工况下的性能衰减速度显著快于正常循环工况。结合电化学阻抗测试,通过等效电路模型和弛豫时间分布等分析方法,揭示了微过充循环工况下三元电池健康状态显著下降的主要原因:固体电解质界面膜等效电阻和传荷电阻的增长导致更严重的锂库存损失。相比之下,磷酸铁锂电池对微电滥用循环工况的抗性更为优异,固体电解质界面膜等效电阻和传荷电阻变化较小,相应的锂库存损失有限,因此在设定的循环圈数内,其性能衰减幅度与正常循环工况相比并未显著增加。

关键词： 锂离子电池   热滥用   热失控   三元材料   磷酸铁锂  

摘要： 本研究探讨了三元材料和磷酸铁锂(LFP)材料两种体系的锂离子电池在热箱加热及绝热条件下加热的热失控行为。在两种热滥用测试条件下,LFP电池相比三元电池表现出更好的热稳定性,且两种电池在两种实验工况下表现出了相同的热特性差异。实验发现,两种电池在绝热条件下触发热失控的时间远大于热箱的加热时间。相比于绝热条件,热箱条件下样品除自身产热外,还会受到外部高温环境的热量注入,导致样品总加热速率更高,内部化学反应更活跃,更容易触发热失控。因此三元样品和LFP样品在热箱条件下的热失控触发温度均低于绝热条件,同时达到热失控触发所用的时间更短。由于三元样品和LFP样品在两种热滥用工况下热失控触发前的孕育期不同,能量流失也不同,导致两种样品的热失控最高温度在两种热滥用工况下表现也不同。

关键词： 红外吸收   助熔剂   正极材料   磷酸铁锂   碳包覆   碳含量  

摘要： 基于自动进样-高频燃烧-红外吸收光谱原理,建立了宽范围测定碳包覆磷酸铁锂(LiFePO_(4)/C)正极材料中碳的方法。以某送检的LiFePO_(4)/C样品作为研究对象,通过SEM确定待测样品中碳的存在且分布相对均匀,探究称样量、助熔方式、分析参数和功率模式等实验条件,发现当称样量为0.0500 g,助熔方式为m(Fe)+m(W)=0.5000 g+0.7000 g,吹扫时间、延迟时间均为20 s,恒定功率模式(100%)时,结果可靠。方法的线性相关性(R 2)在低碳区、高碳区分别为0.9996、0.9990,检出限为0.0000596%,相对标准偏差(RSD,n=7)为0.80%~1.89%,样品的加标回收率为99.5%~101.5%。该方法的检测范围宽、准确性好、精密度高、自动化水平高。