张家口收购钴酸锂电池正极材料二次利用
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钴酸锂的化学式为LiCoO2,理论容量达到274mAh/g,实际发挥容量为140mAh/g。这位客官要问了,为什了实际发挥容量比理论容量发挥少这么多呢?
这就要从钴酸锂的结构讲起了目前商用的钴酸锂为高温下合成的层状结构钴酸锂(HT-LiCoO2),而另外一种在较低的温度下合成的尖晶石型的钴酸锂(LT-LiCoO2)由于振实密度低,循环性能差而被抛弃。
层状钴酸锂中,Li,Co交替分布于氧原子的两侧,空间点阵为R3m结构。锂离子在钴酸锂的内部起到支撑的作用,在充电时,锂离子从钴酸锂内部脱出,随着锂离子脱出数量的增加,锂离子电池的电压也逐渐提高。当锂离子的脱出数量达到一半时,也就是钴酸锂的化学式变为Li0.5CoO2时,此时电池电压约为4.2V左右。此时钴酸锂材料的容量约为140mAh/g
当然了要提高钴酸锂材料电池的充电截至电压光靠改变正极材料是不够的,还需要对锂离子电池电解液做出改变,目前市场已经推出了针对4.35V高压钴酸锂材料的电解液,大多数产品主要是在电解液中添加耐高压添加剂。
例如向电解液中加入一些腈类化合物,可以显著提高高压钴酸锂材料的循环稳定性,其主要作用机理为,腈类化合物能够与Co元素发生络合作用,从而抑制Co元素的溶解从而提高材料的循环稳定性。当然了电解液中锂盐的种类也会对电池的高压性能产生影响,例如有报道指出LiBF4作为电解液锂盐要比传统的LiPF6耐高压性能更好
提高钴酸锂电池的充电电压可以提高电池的体积能量密度,因此开发下一代更高电压的钴酸锂材料已经成为科研界及企业共同关注的热点。
目前,钴酸锂电池充电截止电压已经从1991年早商业化时的4.20V逐渐提升至4.45V(vs Li/Li+),体积能量密度已经超过700Wh/L。
然而随着充电电压的提高,钴酸锂材料会逐渐出现不可逆结构相变、表界面稳定性下降、安全性能下降等问题,限制了其实际应用。
历时5年完成开发,突破了多项关键技术,已于2015年实现量产,成为行业内兼具高能量和高倍率的钴酸锂正极材料。我们率先开发出了单晶型小颗粒材料的高温固相结晶新工艺;采用多元素协同掺杂技术,大幅提升了材料的大电流充放电能力,同时提高了材料高电压应用的结构稳定性和高温循环寿命;开发了新型Core-Shell/Doping表面修饰技术,稳定材料界面,提升材料循环寿命与高温存储性能。
中国是锂电池及其关键材料的生产和消费大国,国内企业在产业化技术开发、产品迭代开发应用方面基本上处于国际水平,但在基础性研究、原创性技术开发、性专利技术布局等方面还有不小差距,需要加大研发投入,持续提升创新能力,形成具有国际竞争力的自主知识产权的产品技术
在着力部署原始创新的同时,不断加大对产业化技术发展及产品化开发的支持。
建议完善对锂电池及其核心材料技术和产业化的相关支持政策,支持属地企业加大技术开发投入、构建技术优势,扩大业务规模,提高综合竞争力和市场话语权。
强化以支撑属地新能源材料产业发展为导向的技术创新,培育以属地骨干企业为主体的研发平台与创新能力,使之成为区域协同创新的核心,充分利用和协同属地科技资源,打造的新能源材料创新高地和企业集群,做大新能源产业的产值规模
钴酸锂由于具有生产工艺简单和电化学性能稳定等优势,所以先实现商品化。代钴酸锂低压实密度,
多有大约0.55个锂离子能够进行可逆脱嵌,过多的锂离子脱嵌,会造成材料的结构相变、晶格失氧和电解液的氧化分解等,从而使用寿命短,从而被社会淘汰;
2000 年前后的高密度化合成工艺,通过对钴酸锂提高烧结温度和增加烧结次数, 合成出十几微米以上的单晶一次晶粒,将钴酸锂电极的压实密度提高到 4.0 g/cm3以上,第二代钴酸锂诞生,使其在小型电池市场的应用被人们更加重视