废旧磷酸铁锂电池电极材料再生及其钠离子电池应用

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shijipan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
回收退役锂离子电池(LIBs)已成为电池行业所面临的一个重要挑战。目前市场上流通的LIBs退役后主要使用填埋、焚烧、堆肥等传统方法处理,回收极其有限。有效回收退役LIBs迫在眉睫。其中,将退役LIBs回收的电极材料再生应用于其他高新器件是一个重要的研究方向。钠离子电池(SIBs)与LIBs具有相似的电化学机制,而且具有更加丰富的自然资源和较低的成本,是LIBs理想的替代品之一。本文致力于采用简单、有效且绿色环保的方式将退役LIBs中的正、负极材料分别进行同步回收并再生,结合物理结构和电化学性能分析,分别研究回收再生负极材料膨胀多孔石墨(c-rh SG)和正极材料氟磷酸亚铁钠(Na2Fe PO4F)并应用于钠离子半电池及全电池的电化学性能。主要研究成果如下:(1)以不同嵌锂状态下的废旧石墨为起始材料,经过氧化法和Li OH的活化机制进行造孔,制备膨胀石墨,并研究了高温水处理对不同嵌锂状态下的废旧石墨的电化学性能的影响。研究结果表明,嵌锂石墨再生合成的c-rhSG能形成较多微孔和缺陷,并应用于钠离子电池负极材料能够表现出优异的倍率和循环性能。在0.1 A g-1的电流密度下,c-rh SG的平均可逆容量分别为362.0 m Ah g-1,甚至在5 A g-1的大电流密度下仍然可保持在145.1 m Ah g-1。在2 A g-1的电流密度下循环接近4000圈之后,可逆容量仍可达到168.0 m Ah g-1,衰减率仅为0.032%/圈。实验结果证实了c-rh SG独特的多孔膨胀结构有助于提高材料的循环稳定性和倍率性能。(2)以废旧充电LIBs正极脱锂Li1-xFe PO4(x>0.95)为起始材料,选择Na2CO3、Na F作为补充试剂,并加入葡萄糖作为还原剂及包覆碳源,结合球磨法,通过高温固相合成法得到再生材料。研究结果表明,NFPF-BM@1C具有合适的颗粒粒径和最佳的循环性能。在2 C的倍率下循环2000圈后容量保有率为84.5%。NFPF-BM@0.5C获得合适包覆碳层厚度和颗粒尺寸以及良好的电化学性能,在0.1 C下具有123.1 m Ah g-1最高的可逆容量。(3)为了进一步验证再生材料的实际应用能力,利用c-rh SG负极和NFPF-BM@0.5C正极组装NFPF-BM@0.5C||c-rh SG钠离子全电池。在0.1 C下的首次充放电比容量为115.2 m Ah g-1,经过200次充放电循环之后的容量保持率为85.3%。
其他文献
尿素废水是一类典型含高氨废水,传统物化处理方法,如热力水解法、电化学氧化法,吸附法等,往往需要消耗大量的能源和容易造成二次污染。相对而言,利用传统生物脱氮法(硝化-反硝化)处理尿素废水具有绿色环保的优势,但其运行过程需要投加大量的碱度和碳源药剂,增大运行成本的同时还伴随着剩余污泥处置问题。厌氧氨氧化工艺(ANAMMOX),相比硝化-反硝化工艺可节省60%的曝气能耗和100%的碳源,被认为是是近年来
学位
受飞机动力学特性和气候环境影响,寒区机场跑道长期运行中存在与非寒区跑道不同类型及程度的工程病害。为掌握寒区机场跑道工程病害的致灾原因,本文基于中国民航大学机场工程研究中心建立的跑道长期结构性能数据库(LTRPP)开展数据挖掘分析,进而进行了理论推导、有限元模拟和室内缩尺模型试验,提出了考虑升力作用的飞机着陆振动预测方程,总结了冻结过程中寒区机场跑道道基动力响应变化规律。首先,从LTRPP中选取了国
学位
民航运输业以其效率高、品质高、安全性高的优势独占部分交通运输市场。但是随着国家综合立体交通网的建设与完善,高铁对民航产生的竞争压力越来越大。在提升民航运输整体运输效率上,陆侧交通是重中之重。为此本文从交通与土地利用、城市与区域角度对机场地区路网布局、互动与协调性分析、路网结构优化方面做出研究与分析。具体内容如下:(1)在对大量典型枢纽机场实例进行解构分析的基础上,从“港产城”一体化角度总结分析枢纽
学位
四环素(TC)是家禽和畜牧业大量使用的抗生素之一。由于机体的吸收代谢能力有限,大部分的TC经由动物排泄物通过肥料化使用进入农田环境,导致TC在农田土壤积累。同时,砷(As)是农田土壤中最常见的类金属污染物之一,与TC共存可形成复合污染,并在TC介导下,As在农田土壤中的行为将发生改变。As与铁矿物具有很强的亲和力,As在矿物-水界面的滞留和氧化还原过程直接影响As的环境风险。TC对铁矿物具有显著的
学位
随着工业的快速发展,水体和大气等环境污染问题越来越严重,其中砷污染对人类和其它生物的健康危害极大,而且修复难度大,已成为当前环境治理的主要热点问题。环境中As存在形式主要包括As(Ⅲ)和As(Ⅴ),As(Ⅴ)相较于As(Ⅲ)毒性更低,且As(Ⅴ)其带负电更多等原因更容易被矿物吸附。因此,先将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ),再通过吸附固定去除As(Ⅴ)被认为是处理高砷污染废水的有效手段。由此可见,具有氧
学位
我国农田普遍存在重金属污染,同时畜禽养殖废物的肥料化使用也给农田带来抗生素残留问题,使农田土壤中存在重金属与抗生素复合污染。在污染土壤中生长的植物可以通过调节根际微生物群落结构来应对污染胁迫,但重金属-抗生素复合污染使污染物的环境行为及生态效应发生改变,植物根际应对复合污染的微生态策略尚不清楚。水稻具有发达的根系,在其全生长周期中分蘖期的根系生长最旺盛。在这个时期,水稻通过根系大量吸收营养物质,复
学位
针对飞行区常出现的病害检测,国内外主要采用落锤式弯沉仪加载测试技术,但该技术只能通过道面测试结果推断道面内部结构的信息,无法从根本上研究道面内部的力学响应并且只能利用航班停止间隙定期进行现场测试,难以实现对机场道面的实时监测。随着传感器技术在土木工程监测领域中的运用,大大增强了人们对于结构安全方面的监测能力,但在目前机场跑道运维安全的实时监测中,由于起步较晚而且目前大多集中于校准道面结构设计方案的
学位
抗生素引发的水污染问题日益受到重视。其中磺胺甲恶唑(Sulfamethoxazole,SMX)作为广泛使用的磺胺类抗生素之一,在水环境中被频繁检出,威胁着生态环境和人类健康。基于过硫酸盐(PS)的高级氧化技术已被证明是一种去除有机污染物的有效技术,其中非均相催化的PS高级氧化技术被认为是极具应用前景的方向。在众多非均相催化剂中,铁基金属有机骨架(Metal-organic frameworks,M
学位
随着我国经济的发展和交通基础设施的不断完善,旅客出行需求日趋多元化,对出行效率、成本、舒适性等方面的要求越来越高。在航空和高铁共存的中长途客运系统中,旅客面临单一直达出行和组合出行等多方式,但往往需要耗费一定的时间和资源才能从复杂的交通网络中选择出最适合自己的出行方式及路径,实现多目标协同。为解决中长途旅客出行规划困难、规划方案个性化不足等问题,给旅客提供更加针对性和精确化的出行方案,本文以旅客效
学位
随着我国能源需求的日益增长,油气资源产销分离的市场状况使得能源的输送已成为制约其发展与利用的最大障碍,而管道运输作为打破这一壁垒的最好途径,对于管线钢的研究刻不容缓。管线钢焊接时经历的非平衡的不均匀加热与冷却过程,会造成焊接接头组织成分不均、力学性能下降以及局部腐蚀等现象,影响焊接质量,危及管道寿命,因此必须引起重视。近年来,由于激光焊接具有效率高,焊接后工件热影响区窄,深宽比大,焊缝强度高等优点
学位