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锂离子二次电池以其高容量、高功率、无污染等特点使其在电子仪器,航天技术和现代军事设备等方面发展快速。随着需求量增加,失效电池的数量也将会随之增加,电池中含有大量的稀缺金属钴等有价值材料,因此废旧锂离子二次电池的回收将具有重大的经济意义和社会效益。论文对失效的锂离子二次电池进行了研究,对失效的锂离子二次电池进行了XRD、XPS、CV、EIS实验以及通过恒电位阶跃试验来测定锂离子的扩散系数。XRD试验结果表明失效材料的钴酸锂的层状结构被破坏;XPS测试结果显示失效的正极材料钴酸锂表面的钴氧元素比以及钴元素的价态都发生了变化;CV、EIS以及通过恒电流阶跃试验测定出的锂离子的扩散系数都表明,失效的正极材料由于结构的破坏导致材料的电化学性能衰减。
论文采用一种全新而简单的方法对失效电池的正极进行回收与再生实验。再生正极粉的XRD结构为α-NaFeO2型与原正极粉完全相同。通过恒电流充放电实验发现,再生的正极粉与原正极粉具有相同的放电电位以及放电容量,循环稳定性好。循环伏安实验结果表明,再生正极粉具有良好的可逆性。
另外,随着对锂离子二次电池需求量的增加,锂离子的产量也随之扩大。在锂离子二次电池制造生产中的边角废料急剧增多,边角料的不适当处理不仅是电池生产厂家的损失,也是资源的极大浪费。本文创造用加热的新方法对边角料进行回收实验,该方法简单而且不会产生二次污染。实验发现,影响边角料回收的主要因素有热处理的温度以及热处理的时间,本论文分别对回收边角料的热处理温度及时间进行了研究。对回收的材料进行了XRD、SEM、充放电以及循环伏安实验,实验结果表明回收的材料具有与原正极粉相同的结构,良好的电化学性能以及循环可逆性。