LiNixCoyMnzO2-SO3体系中元素相互结合的规律及其控制因素研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51864032
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:40.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0415.资源循环利用
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:刘文武; 朱小峰; 陈怀敬; 戴怡乐; 孙建勇; 王宏伟; 张晓东; 杨利新; 俞越山;
- 关键词:
项目摘要
From the view of the sustainable development of social economy, the spent lithium-ion-batteries (LIBs) are a kind of valuable resource. At present, there are still obvious deficiencies in understanding the physical and chemical properties of cathode materials for lithium ion batteries under different physical and chemical conditions, which are the main bottlenecks restricting the development of key technologies for clean and high efficient recycling. Based on the interdependence between element activity and its environment, this work studies the form and force of element associations in LiNixCoyMnzO2-SO3 system, reveals occurrence of elements and its evolution rule in sulphating roasting, establishes the chemical model of element migration, identifies the thermodynamics and kinetics mechanism during chemical transformatio, builds the mathematical model describing the elements association behavior of LiNixCoyMnzO2-SO3 system and the nature of elements and environmental factors, and builds a mathematical model describing the transport, speed and mechanism of material and energy during chemical processes, forms the theoretical basis of element migration controlling. The work can lay a theoretical foundation for the controlling of the pollution and the design of the key technology for clean and high efficient recovery of spent Li-ion batteries.
从社会经济可持续发展角度来看,报废锂离子电池是一种宝贵的资源。当前对锂离子电池正极材料在不同环境物理化学条件下呈现出物理性质、化学性质的认识仍存在明显的不足,这是制约报废锂离子电池清洁高效回收再利用关键技术开发的主要瓶颈。本项目从元素活动与其所处环境相互依存的角度出发,深入研究LiNixCoyMnzO2-SO3体系元素之间相互结合的结合方式和结合力。揭示元素在酸性环境中所处的赋存形式及演变规律、元素的分布分配特征,建立元素迁移的化学模型,查明化学转化过程中物质化学运动的热力学和动力学机制,构建描述LiNixCoyMnzO2-SO3体系元素的结合行为与元素的性质、环境因素,描述化学作用过程中物质和能量的输运、作用速度与机制的数学模型,形成元素迁移控制的理论基础。项目的研究能够为控制报废锂离子电池对环境的污染及其清洁高效回收关键技术的设计奠定理论基础。
结项摘要
为掌握具有人工合成特色的LiNixCoyMnzO2(0< x,y,z <1)材料的基础化学性质,并促进报废动力锂离子电池的资源化循环利用,本项目开展了LiNixCoyMnzO2(0< x,y,z <1)材料在含有SO3气体的气相中发生化学演变的规律与控制机理研究。研究结果如下:.计算获得LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2三元材料的△H298θ、△G298θ、CP298分别是−705.17 kJ·mol−1、−703.90 kJ·mol−1、−705.39 kJ·mol−1和−695.67 kJ·mol−1;−642.41 kJ·mol−1、−640.04 kJ·mol−1、−647.98 kJ·mol−1和−631.10 kJ·mol−1;78.96 J·mol−1·K−1、78.69 J·mol−1·K−1、79.77 J·mol−1·K−1和75.72 J·mol−1·K−1。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在酸性焙烧环境中发生了化学转化的原因是Li元素首先从α-NaFeO2型层状结构中脱出,破坏了层状结构的稳定性以及Li、Ni、Co、Mn元素氧化物在SO3气氛中较差的热力学稳定性有关。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2中各元素相应的双金属硫酸盐的生成顺序为Li > Ni, Co > Mn。LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2与NaHSO4·H2O按一定比例混合经过焙烧后,Li元素以LiNaSO4的形式存在,Ni、Co、Mn元素的赋存形式为NiO、CoMn2O4。LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)-NaHSO4∙H2O体系,焙烧过程晶系的转变为:Hexagonal(六方晶系)→Tetragonal(正方晶系)→Orthorhombic(正交晶系)→Cubic(立方晶系)→Monoclinic(单斜晶系)。LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiMn2O4在含有SO3气体的酸性焙烧气氛中能够自发进行化学变化,过渡族金属Ni、Co、Mn元素均倾向于以低价态形式存在,但Ni、Co、Mn元素赋存形式变化规律有自己的特征。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
从报废锂离子电池粉碎料中分离正极材料与石墨的工艺研究
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:有色金属工程
- 影响因子:--
- 作者:胡平平;王大辉;陈怀敬;刘振宁;许立
- 通讯作者:许立
基于基团贡献法估算锂离子动力电池正极材料LiNi_xCo_yMn_zO_2的ΔH~θ_(f,298)和ΔG~θ_(f,298)
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:稀有金属材料与工程
- 影响因子:--
- 作者:杨利新;王大辉;陈怀敬;张晓东;俞越山;许立
- 通讯作者:许立
采用焙烧-水浸法从报废锂离子动力电池中回收金属
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:兰州理工大学学报
- 影响因子:--
- 作者:王大辉;张珂;陈怀敬;刘振宁;胡平平
- 通讯作者:胡平平
Chemistry evolution of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-NaHSO4·H2O system during roasting
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2-NaHSO4·H2O体系在焙烧过程中的化学演化
- DOI:10.1016/j.ssi.2019.05.018
- 发表时间:2019-10
- 期刊:Solid State Ionics
- 影响因子:3.2
- 作者:Xiaodong Zhang;Dahui Wang;Huaijing Chen;Lixin Yang;Yueshan Yu;Li Xu
- 通讯作者:Li Xu
基于基团贡献法和柯普法则估算LiNi_xCo_yMn_zO_2(x+y+z=1)正极材料的热容
- DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.xy19030004
- 发表时间:2020
- 期刊:稀有金属
- 影响因子:--
- 作者:杨利新;王大辉;陈怀敬;张晓东;许立;俞越山
- 通讯作者:俞越山
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- 作者:余柳涛;鲍建樟;陈清华;王大辉
- 通讯作者:王大辉
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- 影响因子:--
- 作者:方锐;杨勇;郭清;韩海成;任建萍;孙志芳;王大辉
- 通讯作者:王大辉
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- 期刊:复杂系统与复杂性科学,Vol.1, No.3, 76-81,2004
- 影响因子:--
- 作者:王大辉
- 通讯作者:王大辉
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- 发表时间:2021
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- 作者:王春地;王大辉
- 通讯作者:王大辉
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- 期刊:北京师范大学学报(自然科学版)
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- 作者:唐莲;王大辉
- 通讯作者:王大辉
其他文献
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