阜阳钴酸锂钴粉废料回收二次利用

钴酸锂回收
1钴酸锂存在的问题
由于正极材料本身的局限性，高电压下过量脱锂导致层状结构不稳定，产生体相结构变化，伴随着相变和体积变化，使得晶胞参数变化、晶界错位、应力变化、颗粒开裂，导致容量快速衰减；体相结构体积变化影响到表面结构变化，使得表面易产生裂纹，导致表面热稳定性减弱、金属溶解、析氧等；表面结构的变化伴随着界面副反应及氧的转移，使得电解液氧化、内阻增加、产气、热稳定及安全性能下降等，导致一系列宏观电池失效行为

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目前，二价镁离子是工业生产成功掺杂元素之一。三价元素掺杂，主要分为无化学活性的硼、铝、铱，有化学活性的锰、镍、铬等元素。G.Cede r等[10]通过理论计算预测及实验证明铝离子能够有效提高钴酸锂在高压下的循环性能及降低成本。Gopukumar等[11]将锰离子掺杂高压钴酸锂中，并充电至4.5V，了锰离子在高压钴酸锂中应用的先河。三价元素掺杂铝离子是成功的一员，铝离子掺杂进入材料晶胞，取代钴离子的位置。

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通过性原理计算及实验验证，钛元素不容易掺杂到钴酸锂晶格，更容易富集在材料表面；(3)共掺杂：Zhang Jie Nan等[14]采用钛、镁、铝痕量元素共掺杂，采用同步辐射X射线三维成像技术揭示镁和铝元素更容易掺杂进入材料晶体结构中抑制4.5V左右相变；钛元素则倾向于界面和表面富集，提高倍率性能和降低表面氧活性；钛、镁、铝痕量元素共掺杂在高电压下具有的效率，倍率性能及循环性能

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ZhangJie Nan等从晶体结构、电子结构和材料亚微米尺度微观结构等不同维度对材料进行综合求证，为设计高电压、高容量正极材料提供了理论依据。多种元素共掺杂越发成为高压钴酸锂掺杂改性的一个发展方向。图5为同步辐射X射线三维成像技术揭示铝(a、d)，钴(b、e)及钛(c、f)元素在LiCoO2颗粒中的空间分布；(g)为可视化子域；(h)为子域和整个粒子作为一个整体的体积和表面积的量化；(i)为所有子域的体积分布

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表面包覆能够抑制表面元素溶解，稳定表面结构，提升电化学性能。表面包覆包括：(1)电子导体包覆：碳元素是一种电子导体材料，J.Kim等[15]通过低温液相法将碳元素包覆在钴酸锂表面，他们发现碳能够提高循环性能、倍率性能及高温存储性能；(2)离子导体包覆：LATP是一种良好的离子导体材料，Morimoto等[16]应用机械法将电解质LATP包覆在钴酸锂表面，提高钴酸锂在4.5V的循环性能及倍率性能

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(3)成品颗粒结构：成品颗粒是大颗粒、小颗粒级配形成的颗粒，可以通过改变大小颗粒的粒径、改变级配比、大小一次颗粒的形貌、大小一次颗粒的大小及分布，获得佳的材料加工性能、极片压实密度、颗粒力学强度，从而提升电池的能量密度等；

(4)材料的表界面化学：主要指颗粒表界面共包覆、颗粒浅层元素浓度梯度化、表界面化学稳定化，这种优化可以提升材料高温存储性能及安全性能