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硫酸氢钾焙烧法回收NCM622正极材料中金属的研究

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中国材料进展 2024年第5期43卷 374-379页

作者：祁万虎王大辉陈怀敬贾鹏升武国真兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学理学院甘肃兰州730050

高镍三元正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)因具有良好的可逆容量、好的化学稳定性等优点,近年来在高能量密度的新能源汽车车用电池中获得了产业化应用。针对新能源汽车退役动力电池正极材料NCM622中的有价金属Li,Ni,Co... 详细信息

高镍三元正极材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)因具有良好的可逆容量、好的化学稳定性等优点,近年来在高能量密度的新能源汽车车用电池中获得了产业化应用。针对新能源汽车退役动力电池正极材料NCM622中的有价金属Li,Ni,Co,Mn的高效回收,提出了一种采用NCM622与硫酸氢钾(KHSO_(4))混合后焙烧,然后水浸出提取金属元素的新型工艺,并研究了焙烧过程金属元素赋存形式的演变规律及焙烧工艺条件对金属提取率的影响。研究结果表明:NCM622和KHSO_(4)的混合物在600℃焙烧0.5 h后,Li,Ni,Co,Mn元素赋存形式不再以LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)存在,而是转变为LiKSO_(4)和Ni,Co,Mn的氧化物或硫酸盐。焙烧产物中Ni,Co,Mn倾向于以低价态+2价形式存在。当NCM622与KHSO_(4)的混合质量比为1∶4.63时,经过焙烧-水浸,Li,Ni,Co,Mn元素的浸出率分别为99.93%,97.97%,98.36%,97.13%。

关键词：退役锂离子动力电池 LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2) KHSO_(4) 焙烧金属回收

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LiFePO-NaCO体系焙烧过程物相变化及Li、Fe回收研究

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有色金属工程 2024年

作者：贾鹏升王大辉陈怀敬祁万虎武国真兰州理工大学理学院兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室

LiFePO4作为正极材料在电动汽车动力电池中获得广泛使用，报废后再利用理论和工艺是当前研究的热点问题。提出了一种采用碱性焙烧联合酸性浸出从LiFePO4中提取Li、Fe的新型回收方法，并对LiFePO4-Na2CO3体系焙烧过程中的物相变化进行了... 详细信息

LiFePO4作为正极材料在电动汽车动力电池中获得广泛使用，报废后再利用理论和工艺是当前研究的热点问题。提出了一种采用碱性焙烧联合酸性浸出从LiFePO4中提取Li、Fe的新型回收方法，并对LiFePO4-Na2CO3体系焙烧过程中的物相变化进行了研究。结果表明：LiFePO4-Na2CO3作用体系以质量比1:0.67混合在800～950℃焙烧，过程是包含化合物分解反应、氧化反应及化合物生成反应等反应类型的复杂反应，焙烧产物的物相组成为Fe2O3、Fe3O4、NaLi2PO4、LiNa5(PO4)2。浸出液使用磷酸溶液(pH=0)、浸出温度50℃、浸出时间60min、液固比为20 mL/g，并用磷酸控制浸出终止pH=1的条件下，焙烧产物中Li的浸出率均大于98%,Fe的浸出率低于9%。

关键词：废旧锂离子动力电池 LiFePO 焙烧金属回收物相变化

电动汽车退役动力电池中LiFePO_(4)材料再生利用研究进展

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无机盐工业 2024年第8期56卷 1-8页

作者：徐晶王大辉陈怀敬郭永琪郑阳兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学理学院甘肃兰州730050

随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,新型环保的储能器件迎来了极大的发展前景。特别是,锂离子电池(Li B)凭借其能量密度高、使用寿命长等诸多优势在众多储能器件中脱颖而出。磷酸铁锂(LiFePO_(4))材料由于具有热稳定性好、循环次数高、... 详细信息

随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,新型环保的储能器件迎来了极大的发展前景。特别是,锂离子电池(Li B)凭借其能量密度高、使用寿命长等诸多优势在众多储能器件中脱颖而出。磷酸铁锂(LiFePO_(4))材料由于具有热稳定性好、循环次数高、服役时间长、无记忆效应等优势迅速成为电动汽车动力电池正极材料的主流。随着大规模LiFePO_(4)型电池退役浪潮的到来,如何处置和利用这些废旧电池已成为国内外亟需解决的热点问题。以LiFePO_(4)型电池的失效机理为基准,从宏观和微观两个角度分析了废LiFePO_(4)材料再生前后的变化,并从补偿锂和构建还原环境两个维度对废LiFePO_(4)材料直接再生技术的相关研究进展进行了综述,明确提出废LiFePO_(4)正极材料更适合走直接再生的回收路径,以期实现废LiFePO_(4)材料的科学回收。

关键词：退役LiFePO_(4)电池直接再生锂修复构建还原环境

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LiFePO_(4)-Na_(2)CO_(3)体系焙烧过程物相变化及Li、Fe回收研究

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有色金属工程 2024年第4期14卷 90-96页

作者：贾鹏升王大辉陈怀敬祁万虎武国真兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学理学院兰州730050

LiFePO_(4)作为正极材料在电动汽车动力电池中获得广泛使用,报废后再利用理论和工艺是当前研究的热点问题。提出了一种采用碱性焙烧联合酸性浸出从LiFePO_(4)中提取Li、Fe的新型回收方法,并对LiFePO_(4)-Na_(2)CO_(3)体系焙烧过程中的... 详细信息

LiFePO_(4)作为正极材料在电动汽车动力电池中获得广泛使用,报废后再利用理论和工艺是当前研究的热点问题。提出了一种采用碱性焙烧联合酸性浸出从LiFePO_(4)中提取Li、Fe的新型回收方法,并对LiFePO_(4)-Na_(2)CO_(3)体系焙烧过程中的物相变化进行了研究。结果表明:LiFePO_(4)-Na_(2)CO_(3)作用体系以质量比1∶0.67混合在800~950℃焙烧,过程是包含化合物分解反应、氧化反应及化合物生成反应等反应类型的复杂反应,焙烧产物的物相组成为Fe2O3、Fe3O4、NaLi2PO4、LiNa5(PO4)2。浸出液使用磷酸溶液(pH=0)、浸出温度50℃、浸出时间60 min、液固比为20 mL/g,并用磷酸控制浸出终止pH=1的条件下,焙烧产物中Li的浸出率均大于98%,Fe的浸出率低于9%。

关键词：废旧锂离子动力电池 LiFePO_(4) 焙烧金属回收物相变化

基于基团贡献法估算(富锂)锂离子电池正极材料Li_(1+x)M_(1-x)O_(2)的热力学性质

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稀有金属材料与工程 2022年第2期51卷 442-451页

作者：王大辉甘先豪陈怀敬杨立新胡平平刘振宁兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学理学院甘肃兰州730050

富锂Li_(1+x)M_(1-x)O_(2)材料的研究主要集中在其结构和电化学性能上,而很少关注其热力学性能。开发具有高能量密度和容量的新型富锂材料取决于这种材料的结构、热力学性质和电化学性质之间的固有关系。对富锂材料Li_(1+x)M_(1-x)O_(2... 详细信息

富锂Li_(1+x)M_(1-x)O_(2)材料的研究主要集中在其结构和电化学性能上,而很少关注其热力学性能。开发具有高能量密度和容量的新型富锂材料取决于这种材料的结构、热力学性质和电化学性质之间的固有关系。对富锂材料Li_(1+x)M_(1-x)O_(2)的热力学性质了解不足,使得新型Li_(1+x)M_(1-x)O_(2)材料的开发和利用受到限制。鉴于Li_(1+x)M_(1-x)O_(2)材料缺乏热力学数据,根据基团贡献方法的原理对LiAlO2进行拆分。基于热力学原理,提出了用于估计LiAlO2的ΔG^(θ)_(f,298)、ΔH^(θ)_(f,298)和Cp的数学模型。采用基团贡献法估算了56种固体无机化合物的ΔG^(θ)_(f,298)和ΔH^(θ)_(f,298)以及54种固体无机化合物的C_(p,298),以检验该模型的可靠性和适用性。利用基团贡献法估算了固体无机化合物的数学模型。利用基团贡献法拟合的基团参数选择的实验数据准确可靠。在结果令人满意的基础上,建立了用于估算3种类型的Li_(1+x)M_(1-x)O_(2)材料的ΔG^(θ)_(f,298),ΔH^(θ)_(f,298)和Cp的数学模型,并估算了63种常见Li_(1+x)M_(1-x)O_(2)材料的ΔG^(θ)_(f,298)、ΔH^(θ)_(f,298)和C_(p,298)。

关键词：富锂正极材料基团贡献法 ΔG^(θ)_(f,298) ΔH^(θ)_(f,298) C_(p,298)

基于基团贡献法估算锂离子动力电池正极材料LiNixCoyMnzO2的ΔHf,298θ和ΔGf,298θ

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稀有金属材料与工程 2020年第1期49卷 161-168页

作者：杨利新王大辉陈怀敬张晓东俞越山许立兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学理学院甘肃兰州730050

基于基团贡献法对裡离子动力电池正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的△Hf,298θ和△Gf,298θ进行估算。首先采用基团贡献法对56种固体无机化合物的△Hf,298θ和△Gf,298θ进行估算,估算值与文献值相比,相对误差绝对值都在4%之内。基于基团贡献法首次构建了估算锂离子动力电池正极材料LiNixCOyMnzO2的△Hf,298θ和△Gf,298θ的数学模型,结合XPS实验数据分析结果,对LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的Hθf,298和ΔGθf,298进行估算,对应正极材料的△Hf,298θ和△Gf,298θ估算值分别为-705.39,-703.90,-695.67,-705.17 kJ·mol^-1和-647.98,-640.04,-631.10,-642.41 kJ·mol^-1。

关键词： LiNixCoyMnzO2 基团贡献法数学模型 △Hf,298θ △Gf.298θ

物理实验教学研究的回顾与展望——基于1981-2022年《课程·教材·教法》的载文分析

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甘肃教育 2023年第18期 71-75页

作者：陈怀敬徐文彬王振强潘禹辰兰州理工大学理学院南京师范大学课程与教学研究所南京晓庄学院附属小学

探寻我国物理实验教学研究的贡献,不仅有助于完善物理学科教学研究体系,也有利于推动中国物理教学研究体系的国际传播。文章基于CNKI中国知网数据库的检索,对1981至2022年《课程·教材·教法》刊载的92篇物理实验教学研究文献的分析发现... 详细信息

探寻我国物理实验教学研究的贡献,不仅有助于完善物理学科教学研究体系,也有利于推动中国物理教学研究体系的国际传播。文章基于CNKI中国知网数据库的检索,对1981至2022年《课程·教材·教法》刊载的92篇物理实验教学研究文献的分析发现,研究从宏观层面介绍了国外物理实验教学的情况,探讨了物理实验教学中融入科学素质的实施现状以及物理实验的课程标准与教材建设,从微观层面上深入分析物理实验的教学、学习、评价等问题。

关键词：物理实验教学研究《课程·教材·教法》文献分析

LiCoO_2在酸性焙烧环境中元素赋存形式的演变规律及分布特征研究

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稀有金属材料与工程 2016年第6期45卷 1500-1504页

作者：王大辉王耀军陈怀敬彭勃文豪姜丽丽兰州理工大学有色金属先进加工与再利用省部共建国家重点实验室甘肃兰州730050

系统地了解钴酸锂(LiCoO_2)在不同介质环境中的物理化学性质有助于从理论上指导该物质的合成工艺设计以及报废LiCoO_2再利用的工艺设计。本实验将LiCoO_2与Na HSO_4·H_2O、LiCoO_2与Na2S2O7分别按摩尔比1:3、1:1.5的比例混合后进行酸... 详细信息

系统地了解钴酸锂(LiCoO_2)在不同介质环境中的物理化学性质有助于从理论上指导该物质的合成工艺设计以及报废LiCoO_2再利用的工艺设计。本实验将LiCoO_2与Na HSO_4·H_2O、LiCoO_2与Na2S2O7分别按摩尔比1:3、1:1.5的比例混合后进行酸性焙烧,采用TG-DSC-MS、XRD、SEM、EDS研究了焙烧过程中元素赋存形式的演变规律以及元素分布特征。结果表明:LiCoO_2与Na HSO_4·H_2O、Na_2S_2O_7的混合物在焙烧过程中发生了明显的化学反应。焙烧产物中Na元素的赋存形式有Na_2SO_4、LiNaSO_4和Na6Co(SO_4)_4,Li元素的赋存形式为LiNaSO_4,Co元素的赋存形式为Na_6Co(SO_4)_4。焙烧产物致密,形状不规则,Co元素在焙烧产物中分布均匀。

关键词： LiCoO2 酸性焙烧赋存形式元素分布

基于基团贡献法和柯普法则估算LiNixCoyMnzO2(x+y+z=1)正极材料的热容

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稀有金属 2020年第10期44卷 1053-1062页

作者：杨利新王大辉陈怀敬张晓东许立俞越山兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学理学院甘肃兰州730050

LiNix Coy Mnz O2(x+y+z=1,0 详细信息

LiNix Coy Mnz O2(x+y+z=1,0

关键词：基团贡献法柯普法则 LiNixCoyMnzO2 热容