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美國研發(fā)鋰電池制造回收環(huán)保法 可降低加工成本和能耗

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:399次  |  2023年10月08日  

據(jù)外媒報道,美國弗吉尼亞理工學(xué)院(VirginiaTech)的研究人員展示了一種綠色、可持續(xù)性的鋰電池(LIB)制造方法,能夠在電池電極生產(chǎn)和回收過程中不使用有害的有機(jī)溶劑。


(:弗吉尼亞理工學(xué)院)


研究人員發(fā)現(xiàn),通過水基工藝制造的電極和傳統(tǒng)基于溶劑工藝制造的電極的速率性能和循環(huán)壽命相當(dāng)。利用水溶性粘合劑能夠利用水,從廢電極中回收陰極化合物,成功再生此類化合物后,新電極和原始電極電化學(xué)性能相當(dāng)。


在電池制造和處理過程中,量產(chǎn)鋰電池可能會引起環(huán)境問題。傳統(tǒng)的鋰電池電極,特別是陰極,采用N-甲基吡咯烷硐(NMP)作為溶劑,利用淤漿法制成。事實(shí)上,據(jù)估計,年產(chǎn)量為10萬組功率為60kW、10kWh插電式混合動力汽車(PHEV)電池的電池制造廠每年要使用410萬公斤的NMP來沉積陰極層??紤]到全球鋰電池的產(chǎn)量約為400GWh,則要大量的NMP。


但是,NMP是一種昂貴的再生毒性物質(zhì),已于2018年被歐盟委員會列為閑置物名單。此外,在鋰電池的生產(chǎn)過程中,大約47%能耗都花在電極干燥過程,用于NMP溶劑的蒸發(fā)和回收,假如用水替代NMP,則可以減少四分之一的能耗。在干燥室設(shè)備上,還需消耗29%的能量,用于控制漿液混合和澆鑄操作的濕度和溫度。因此,要研發(fā)新型電極生產(chǎn)工藝和/或NMP替代品,從而降低加工成本和能源消耗。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

研究人員在電極生產(chǎn)中用水替代了NMP,并從集電器中分離出黑色物質(zhì)(炭黑和活性物質(zhì)的混合物),將水溶性粘合劑溶解在水中以實(shí)現(xiàn)回收,再將活性物質(zhì)從炭黑中分離出來,再次鋰化生成電池材料。


研究人員表示,在此次研究中使用的水基加工電極具有優(yōu)異的電化學(xué)性能,和用回收材料中制成電極的電化學(xué)性能相當(dāng)。假如能夠解決一些潛在的挑戰(zhàn),此種方法能夠供應(yīng)一個綠色、可持續(xù)的工藝,用于制造和回收鋰電池。



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