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簡述高倍率長壽命鋰硫電池研究進展

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年04月08日  

我國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員王瑞虎課題組和溫州大學教授楊植合作,將水蒸氣刻蝕的多孔NbS2和高導電碘摻雜石墨烯(IG)復合到三元混合硫正極系統中,[email protected]@IG正極材料。在這種特殊三明治結構中,層狀NbS2的高極性和強的親和力促進多硫化物的物理攔截和化學吸附,協同解決了多硫化物溶解和穿梭效應的問題;NbS2的高電導率和孔隙率提高了界面電荷轉移和離子遷移,從而提高了Li-S電池氧化還原反應的電化學動力學;IG包圍的夾層結構不僅可以使硫物質和層狀NbS2(或IG)之間發生緊密接觸,而且在充放電過程中能承受硫正極大的體積波動。[email protected]@IG組裝的Li-S電池,在20-40C的高倍率下,表現出優異的循環穩定性。


將CSS中的NbS2和硫粉末的漿料與IG混合,然后冷凍干燥,[email protected]@IG,[email protected]


隨著便攜電子設備以及電動汽車等新興電子產品對高容量儲能裝置的迫切需求,鋰硫電池(Li-S)由于高的理論比容量和能量密度,以及硫的低成本和環境友好等優勢被視為最有應用前景的高容量存儲體系之一。然而,Li-S電池的商業化應用仍存在一些技術挑戰,如固體硫化物的絕緣性,可溶性長鏈多硫化物的穿梭效應以及充放電期間硫的體積變化大。這些問題通常導致硫的利用率低,循環壽命差,甚至一系列安全問題。如何大幅提高Li-S電池穩定性的同時并新增其大功率放電性能,已成為當前研究的熱點之一。


我國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員王瑞虎課題組和溫州大學教授楊植合作,將水蒸氣刻蝕的多孔NbS2和高導電碘摻雜石墨烯(IG)復合到三元混合硫正極系統中,[email protected]@IG正極材料。在這種特殊三明治結構中,層狀NbS2的高極性和強的親和力促進多硫化物的物理攔截和化學吸附,協同解決了多硫化物溶解和穿梭效應的問題;NbS2的高電導率和孔隙率提高了界面電荷轉移和離子遷移,從而提高了Li-S電池氧化還原反應的電化學動力學;IG包圍的夾層結構不僅可以使硫物質和層狀NbS2(或IG)之間發生緊密接觸,而且在充放電過程中能承受硫正極大的體積波動。[email protected]@IG組裝的Li-S電池,在20-40C的高倍率下,表現出優異的循環穩定性。


研究成果發表在ACSNano上,研究工作得到了國家自然科學基金和中科院戰略性先導科技專項的資助。當前,對廢棄鋰離子電池的各種處理方式都存在各自的問題,而拆解電池并分離貴重金屬的方式,仍然是最能兼顧環保及經濟效益的做法,其中在鋰離子電池中,含有鈷、鎳等元素的材料價值含量較高。尤其是鎳材料,自印尼在今年一月十二日出臺鎳原礦出口禁令以后,國際市場上鎳價的漲幅已經超過60%。另外,當前拆解鈷、鎳廢料的技術較為成熟。因此,拆解鈷、鎳廢料也成為處理廢舊鋰離子電池的重要方式。如在對廢鋰離子電池的處理上,首先要對其進行預處理,包括放電、拆解、粉碎、分選;拆解之后的塑料以及鐵外殼可以回收;然后再對電極材料進行粉碎分選工藝,利用自動化生產線對極片進行回收處理。廢舊鋰離子電池中鈷含量較鈷精礦中含量還要高。可見,實現廢舊鋰離子電池的資源化回收,能有效緩解我國金屬資源的短缺問題。報廢動力鋰離子電池和廢手機電池可以通過鋰離子電池破碎回收設備實現金屬再利用價值,鋰離子電池破碎回收設備的研發給報廢鋰離子電池供應一條新出路。據悉,無論是混動還是電動的新能源汽車,其體內都會有相同必不可少的重要器官動力鋰電池。我國電動汽車動力鋰電池淘汰高峰期即將到來,大約在5年以后就將出現大量換電需求,屆時我國電動汽車動力鋰電池累計報廢量將達到12萬到17萬噸。


廊坊三元材料鋰離子電池的破碎分離價格多少廊坊據資料顯示看,鈷是資源稀少,價格較貴的金屬,世界各國都比較重視工業生產中鈷的回收,我國每年鈷的需求量約600-800t,其中60%要進口。廢舊鋰離子電池是一種含鈷量比較高的工業垃圾,一個重約40g的電池,含金屬鈷約6g,按每年報廢1億只(逐年大幅度遞增)此類電池計,其中可回收鈷約600t,具有可觀的經濟效益,開展鋰離子電池綜合利用研究,在環保方面具有重大的社會意義。如下,相關鋰離子電池設備回收線工藝詳述:公司在廢舊電池回收和處理、再生能源的研發和技術創新領域里表現出了不可估量的前景和強勁的動力。鞏義市瑞賽克機械設備有限公司鋰離子電池負極片處理發明完全采用機械撕碎、破碎、粉碎、分離等物理處理辦法回收、分離鋰離子電池中正負極材料,整套工藝中不添加任何化學成分,不采用任何化學處理工藝,完全環保,一套動力鋰離子電池破碎回收設備系統可實現廢鋰離子電池正負極片材料的分離、回收的完整操作,無需其他設備配合,工序完整,簡便。


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