废铅膏湿法脱硫工艺和利用技术研究进展

总结了近年来国内外废铅蓄电池回收的工艺特点,重点对铅膏湿法脱硫工艺及利用技术进行了综述,整体分为固-液、固-固两大脱硫技术体系,对比分析了现有技术特色与不足;从湿法预脱硫反应机理及其模型评述了湿法脱硫工艺的关键控制因素,探讨了脱硫过程中由产物层包覆引起的反应不彻底的问题;针对此问题,分析并且肯定了剪切、碰撞、研磨等机械强化方式对传质过程的促进作用,在此基础上,提出了边磨边浸出式强化脱硫的工艺发展方向。     

高密度球形纳米β-Ni（OH）2制备及高倍率充放电研究

通过络合沉淀法制备纳米二次结构的球形氢氧化镍粉体。X射线衍射光谱法(XRD)和扫描电子显微镜法(SEM)分析表明产物为纳米氢氧化镍薄片构成的粒径为8～20μm之间的球形β型氢氧化镍。实验发现,样品的结构和密度主要受pH值和氨水浓度的支配,11.0≤pH≤11.7时,氨水浓度对样品密度起着决定性作用。通过调节合适的pH条件,可以控制氢氧化镍薄片的厚度和堆积密度从而使样品的振实密度在1.90～2.10 g/cm3之间可控。恒流充放电测试表明,样品在2 000 mA/g高电流密度下具有良好的快速充放电性能,其放电比容量在高压段高达219～277 mAh/g。     

锂离子电池循环利用与碳足迹管理建设

截至2023年年底,我国新能源汽车保有量为2 041万辆;符合行业规范条件审核的综合利用企业累计156家,共设立回收服务网点10 468个,已覆盖全国31个省市。2023年锂离子电池产量超过940 GW·h,废旧锂离子电池循环利用量22.5万t,预计2024年废旧锂离子电池循环利用量超过26万t。有关行业政策规范和标准,提出了电池生产与材料生产环节的能耗指标,初步构建废旧锂离子电池循环利用和碳足迹管理体系。有研究表明,电池生产碳排放为61～106 kg(CO₂)/kW·h,其中：生产和组装环节碳排放为2～47 kg(CO₂)/kW·h;上游环节(采矿、精炼等)为59 kg(CO₂)/kW·h,占比超过一半。     

添加剂对高铁酸盐电极性质的影响

研究了β NiOOH、γ MnO2和α BiOOH等化合物对高铁酸盐电极的影响。实验结果表明:掺杂高铁电极表现出比纯高铁电极更优越的放电性能。掺杂5%的NiOOH可使K2FeO4电极的放电电位提高150～180mV,放电容量提高19%;少量的CoOOH和BiOOH对K2FeO4电极有类似的作用;掺杂3%的MnO2可使K2FeO4电极的放电容量提高27%。掺杂5%NiOOH的BaFeO4电极的放电电位比纯BaFeO4电极提高了170mV。     

废铅膏湿法回收过程中铜的电化学行为及净化

对甲磺酸湿法回收废铅酸蓄电池过程中典型杂质Cu²⁺的电化学行为及其净化方法进行了研究。结果表明,Cu²⁺在电解过程中优先于Pb²⁺析出,造成电解铅纯度的下降,同时使还原铅的电流效率下降、能耗增大。Cu²⁺的存在改变了Pb²⁺的成核机理,从而使Pb²⁺的还原电位正移。针对甲磺酸铅体系的特点,基于铅粉置换铜原理,提出采用流态法净化工艺代替传统的搅拌置换法,解决了搅拌法单次除铜净化铅粉消耗量大、净化成本高、效率低的缺点。在最佳除铜工艺条件(铅粉粒径为100～150目、温度为20℃、流速8～10 m/h、填充的铅粉柱高0.6～0.7 cm)下,采用流态化除铜工艺对实际废铅膏进行了净化处理,杂质Cu²⁺去除率能够达到90%以上。     

碳作为铅酸电池集流体的研究进展

轻质材料替代传统板栅是提高铅酸电池比能量的关键,碳材料因其具有导电性好、密度小、耐腐蚀等独特的物理化学性能受到关注。综述了碳材料作为铅酸电池活性材料载体和集流体方面的研究现状,着重介绍了网状玻璃态碳、石墨/碳泡沫等碳材料在此方面的研究进展,并展望了其在铅酸电池中的应用前景。     

纳米结构球形β-Ni(OH)_2制备及高速充放电性能研究

提出并分析了纳米结构球形β-Ni(OH)_2的结晶环境,通过对反应液中氨水浓度和pH等因素的有效控制,合成了具有纳米结构的球形β-Ni(OH)_2.借助PSEM、XRD和振实密度等测试手段对合成过程进行了综合考查,得出了合成具有纳米结构球形β-Ni(OH)_2的最佳工艺条件.通过不同倍率下的恒流充放电实验表明,该球镍样品具有比现有普通球镍更好的电化学可逆性,在500～5 000mA/g的高电流密度下给出了328.3～294.5 mAh/g的比容量,并使镍电极的充电时间缩短到4.3 min.     

可充碱锰电池MnO2正极添加剂的研究进展

结合近年来可充碱锰(RAM)电池的发展,综述了碱性MnO2正极材料方面的掺杂改性研究;简要介绍了Bi、Ti和Pb等掺杂的MnO2正极的电化学性能及掺杂机理;展望了RAM电池的发展前景。     

羟基氧化镍的电解制备，结构表征和电化学性能研究

NiOOH was prepared by one-step electrolysis of spherical Ni（OH）2 and the effects of electrolysis parameters were examined. The highly pure NiOOH was obtained after electrolysis at a current density of 60mA.g^-1 and 30℃ with anodic potential controlled in the range of 1.73-1.85V （vs. Zn/ZnO） for 360min. The NiOOH samriles were characterized bv X-ray oowder diffraction （XRD） and scanning electron microscope （SEM） analysis.Resuits indicate that the electrolysis product is spherical NiOOH doped with graphite. Charge and discharge tests show that the prepared NiOOH offers a discharge capacity of over 270mAh·g^-1 at current density of 30mA·g^-1 and can be directly used as cathode material of alkaline Zn/NiOOH batteries. Galvanostatic charge/discharge and cyclic voltammetry （CV） tests reveal good cycling reversibility, of the NiOOH electrode.     

以Na2CO3为模板制备多孔炭片作为Ni（OH）2电极基体

以Na2CO3为模板、线性酚醛树脂为碳源,经粉末压制成型、炭化、除去模板制备MPC。制备的MPC电导率为20.4 S.cm-1,比表面积约576 m2.g-1,具有无序的分级孔结构。将所制MPC作为Ni(OH)2电极基体,以电化学浸渍的方式填充Ni(OH)2,得到MPC-Ni(OH)2电极,测得Ni(OH)2比容量可达230 mAh.g-1,电极比容量为131 mAh.g-1。研究表明,多孔炭片材料作为一种轻质电极基体,可提高氧化镍电极的性能。