新的重用策略使用锂离子电池的石墨阳极

来自中国的研究人员最近开发出了一种新的策略来重用浪费了锂离子电池的石墨阳极。他们将恢复石墨转变为一个新的dual-ion电池阴极材料通过一个两步治疗。

回收石墨显示改善抗退化和提高循环性能。这种简单的方法进一步增加了更多的可持续性lithium-ion-based能源解决方案。这项研究在《可用e亚博老虎机网登录Science。

研究:高级dual-ion电池阴极:Waste-to-wealth重用了从锂离子电池石墨。图片来源:Lightboxx / Shutterstock.com

重用的石墨阳极材料:一个可持续发展的方法

增加对锂离子电池的需求(LiBs)和电极材料的短缺,能源行业正在经历一场推动更可持续的方法。亚博网站下载由于能量密度高,循环寿命长,和优秀的可移植性,自由仍将是未来几年的高度要求选择。

目前,商业阴极材料在库包含各种氧化物或磷酸盐锂(李),钴(Co)、镍亚博网站下载(镍)、锰(Mn)和铁(Fe),而常见的负极材料是碳基。在阴极碳材料的重用可以解决经济、环境和伦理困境。亚博网站下载

最常见的碳材料石墨阳极的填词,软碳,碳,碳纳米亚博网站下载管。

(一)为提高合成过程的示意图;(b)XRD模式;(c)拉曼光谱NMG, PNG和提高。图片来源:杨eScience J et al亚博老虎机网登录

石墨在自由阳极市场上占据主导地位,因为其特殊的分层结构,促进了相对稳定的插入和提取⁺离子。同时,具有良好的稳定性、高导电率(~ 0.4 eV隙),降低锂插入潜在的(0.01 - -0.2 V),和更高的理论容量(372 mAh g¹)比其他碳材料。亚博网站下载

传统上,火法冶金学是主要的方法来恢复石墨阳极。在火法冶金学,石墨阴极一起焚烧,这是能源效率低下和释放大量的温室气体。

Dual-ion电池和石墨之间的协同作用

Dual-ion电池(零钱),引起了很多的关注,由于输出电压高,能量密度高的优点。在权利、阳离子和阴离子参与同时电池的电化学反应;阴离子进行夹层的反应就像碱金属离子。

同时,碳材料被广泛研究电极材料,允许各种阳离子和阴亚博网站下载离子的夹层。其中,石墨材料经历了大多数开发作为筹码的阴亚博网站下载极材料。因此,结合低碳材料和花碱性金属离子电池阴极的筹码是有效的和可持续的。亚博网站下载

(一)肾小球囊性肾病曲线在200马  g⁻¹;(b)简历曲线;(c)性能和速度(d)骑自行车的性能NMG, PNG和提高。图片来源:杨eScience J et al亚博老虎机网登录

关于这项研究

研究人员获得回收-石墨(RNG)阳极的LiBs和把它变成阴极权利通过一个简单的两步过程。

获得提高,原始-从负电极石墨(PNG)粉末回收废物库与纯乙醇混合,和获得的样品在1300℃加热2.5小时在氩气氛。最后,进行了几个实验测量样品的性能和PNG和自然价格相比改性石墨(NMG)。

观察

从x射线衍射(XRD),很明显,(002)峰的RNG转向正确的与NMG相比,而PNG转向左边,显示的层间距RNG PNG的减少而增加。

热处理后,石墨层间距增加而包装密度和有序度减少石墨。此外,它表明,石墨化程度的提高为87.74%,高于PNG和NMG。

这种恢复方法恢复临终石墨的形貌和晶体结构。扭曲层石墨的结构,经过长时间骑自行车,恢复与适当的层间距阴离子通过热解碳涂层的夹层。此外,热解的固体电解质界面(SEI)组件形式的非晶碳层,防止退化电极并提高其循环性能。

介绍的图片(一)最初的提高和(b)70年之后RNG周期。(c)XRD的初始RNG和70年后RNG周期模式。(d)提出了gic机制间与PF6−在提高。图片来源:杨eScience J et al亚博老虎机网登录

提高的性能是什么?

研究人员开发了一个灵巧的回收方法通过一个简单的两步过程。填词的临终阳极石墨直接转化为提高权利作为阴极。回收方法恢复的晶体结构和形态提高和恢复其常规层结构更可取的层间距。RNG演示了一个较高的可逆容量87 mAh g¹马在200克¹,这是相当于商业新石墨。

RNG可以成功地用于Li-DIBs Na-DIBs, K-DIBs。这个灵巧的回收方法把临终阳极石墨变成阴极材料和有前途的潜在优越的电化学性能,以及可持续能源的方法。

参考

杨,J。赵,X。李,W。梁,H。顾,Z。刘,Y。杜,M。,吴X。、先进的阴极dual-ion电池:Waste-to-wealth重用了从锂离子电池石墨,2亚博老虎机网登录021年eScience ISSN 2667 - 1417,https://www.亚博老虎机网登录sciencedirect.com/science/article/pii/S2667141721000227

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