超声场协同的废锂电池中钴酸锂晶体结构水热修复研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51078286
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    37.0万
  • 负责人：
    贺文智
  • 依托单位：
    同济大学
  • 学科分类：
    E1006.固废资源转化与安全处置
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

针对失效钴酸锂因其晶体结构变化导致的可逆储能电化学性能衰退，基于水热反应所具有的显著特点和超声空化效应能为化学反应提供瞬态局部高温、高压、强力冲击与剪切以及具有强氧化能力的羟基自由基等条件，在超声场协同作用的密闭水热环境下对失效钴酸锂进行一步法修复与除杂研究。在使失效钴酸锂与氢氧化锂反应修复其电化学性能的同时，矿化去除其中的聚偏二氟乙烯粘结剂及残留有机电解质。着重研究超声水热环境下失效钴酸锂形态与晶格等性质的变化情况、聚偏二氟乙烯和有机电解质降解及钴酸锂与氢氧化锂反应修复的规律和机理，分析超声场对目标反应的作用机制，确定反应的调控途径，进而为该技术的实际应用提供理论依据。本申报课题的成功实施，可在消除废锂电池所引发的环境问题的同时，最大限度地对其实现资源化，课题研究不仅具有学术价值，而且对推动相关行业的可持续发展具有重要的现实意义。

结项摘要

基于废弃锂电池结构特点及组成材料所存在的物理化学特性差，采用机械物理方法对其正极和负极有价组分进行了分离富集。以分离富集得到的失效钴酸锂研究对象，针对其因微孔表面及晶体结构变化而导致的可逆储能电化学性能衰退，基于超声空化效应能为化学反应提供瞬态局部高温、高压强作用以及具有强氧化能力的羟基自由基等条件，在超声作用下的超声空化环境中对失效钴酸锂进行一步法除杂与修复研究。研究考察了超声反应时间、超声功率、超声作用方式及氢氧化锂浓度等因素对残留于钴酸锂颗粒表面的有机物杂质去除及晶体结构修复效果的影响规律；建立了钴酸锂颗粒表面聚偏氟乙烯（PVDF）含量与超声处理后其失重率间的定量关系，探讨了粘附于钴酸锂颗粒表面的PVDF和有机电解质的降解规律及钴酸锂晶体结构的修复机制。.研究结果表明：通过超声机械效应能使粘结剂PVDF从失效钴酸锂颗粒表面剥离；而超声空化产生的羟基自由基能使电解液有机溶剂碳酸乙烯酯（EC）完全降解，同时有利于PVDF的去除。在氢氧化锂溶修复处理后，结晶程度高，层状结构良好，Co、Li占位有序，晶体纯度提高，电化学循环性能改善。将修复的钴酸锂材料装配成扣式电池进行电化学性能测试，修复的钴酸锂材料进行不同倍率充放电测试，能够达到或接近商用电池的电化学性能。.超声空化效应形成的超临界状态使得空化气泡极易进入钴酸锂颗粒的空隙中，更大限度地接触到黏附在钴酸锂表面的EC和PVDF，促进了EC和PVDF氧化分解。超声空化产生的羟基自由基能够实现EC的降解，并有利于PVDF的部分降解。.超声波的机械效应促进锂离子的传质过程，使得失效钴酸锂中锂离子含量平均增加26%以上，Li/Co比值达到1以上。超声空化有利于钴酸锂晶体生长，并能促使晶体颗粒细小均匀。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（3）
专利数量（4）
废锂离子电池负极材料的机械分离与回收
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    中国有色金属学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    周旭;朱曙光;次西拉姆;贺文智;李光明;黄菊文;ZHOU Xu,ZHU Shu-guang,CIXI La-mu,HE Wen-zhi,LI Gua
  • 通讯作者：
    ZHOU Xu,ZHU Shu-guang,CIXI La-mu,HE Wen-zhi,LI Gua
Renovation of LiCoO2 crystal structure from spent lithium ion batteries by ultrasonic hydrothermal reaction
超声水热反应修复废旧锂离子电池LiCoO2晶体结构
  • DOI：
    10.1007/s11164-013-1439-y
  • 发表时间：
    2015-06
  • 期刊：
    Res Chem Intermed.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zheming Zhang;Wenzhi He;Guangming Li;Jing Xia;Huikang Hu;Juwen Huang
  • 通讯作者：
    Juwen Huang
废锂离子电池负极活性材料的分析测试
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    化工进展
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    夏静;张哲鸣;贺文智;李光明;李心砚;王琢璞;李舒
  • 通讯作者：
    李舒
废锂电池正极材料的分离富集技术研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    中国资源综合利用
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    侯坤;徐霞;贺文智
  • 通讯作者：
    贺文智
RENOVATION OF LITHIUM COBALT OXIDE FROM THE CATHODE OF SPENT LITHIUM IONBATTERIES BY ULTRASONIC IRRADIATION
废旧锂离子电池正极超声波辐照修复钴酸锂
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Fresenius Environmental Bulletin
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Shuguang Zhu;Wenzhi He;Guangming Li;Xu Zhou;Huikang Hu;Juwen Huang
  • 通讯作者：
    Juwen Huang

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  • 通讯作者：
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  • 作者：
    殷进;李光明;贺文智;朱曙光;阮菊俊;张娅
  • 通讯作者：
    张娅
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    张娅
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    殷进;李光明;贺文智;阮菊俊;朱曙光
  • 通讯作者：
    朱曙光

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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