锂离子电池锂离子二次电池作为新型高电压、高能量密度的可充电电池，其独特的物理和电化学性能，具有广泛的民用和国防应用的前景。其突出的特点是：重量轻、储能大、无污染、无记忆效应、使用寿命长。在同体积重量情况下，锂电池的蓄电能力是镍氢电池的1.6倍，是镍镉电池的4倍，并且目前人类只开发利用了其理论电量的20%～30%，开发前景非常光明。同时它是一种真正的绿色环保电池，不会对环境造成污染，是目前最佳的能应用到电动车上的电池。我国从二十世纪九十年代开始开发和利用锂离子电池，至今已取得突破性进展，研制出了完全拥有自主知识产权的锂离子电池。

锌锰碱性电池，简称碱性电池，是锌锰电池系列中性能最优的品种。适用于需放电量大及长时间使用。电池内阻较低，因此产生之电流较一般锰电池为大，而环保型含汞量只有0.025%，无须回收。锌锰碱性电池是以二氧化锰为正极，锌为负极，氢氧化钾为电解液。其特性上较碳性电池来的优异，电容量大。 　　化学方程式为:Zn+2MnO2+2H2O==2MnOOH+Zn(OH)2锌锰碱性电池的结构锌锰碱性电池在结构上采用于普通电池相反的电极结构，增大了正负极间的相对面积，而且用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，负极锌也由片状改变成粒状，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉，所以电性能得以很大提高，一般的，同等型号的碱性电池是普通电池的容量和放电时间的3-7倍。锌锰碱性电池的使用范围碱性锌锰干电池的主要优点就是耐久的电量，一般是普通电池的七倍，另外最初回复时间短，最适合用于照相机闪光灯。输出稳定，而且不漏液，因此一些高级电子产品如BP机，遥控器，电子照相机等规定必须使用碱性电池。锌锰碱性电池的 市场 及 价格目前 市场 上锌锰碱性电池有多种品牌，一般国产的 价格 是2.5一只，进口的是6～7元一只。 进口电池虽然比国产电池贵很多，但除包装漂亮外，其他技术指标没有太大的差异。进口品牌目前主要有“超霸”，美国“劲量”“ 金霸王”、日本“索尼”，“松下”等。但从质量和 价格 上考虑都不如选用国产碱性电池更好。国产碱性电池 价格 仅为进口电池的一半不到，使用时间和容量甚至还优于部分进口电池，名气较大的进口电池主要靠大做广告打的知名度，但性能上并没有什么出众之处，而且也不是什么高科技产品，我们大可不必为进口电池支付一笔昂贵的广告费。 所以建议考虑国产电池。锌锰碱性电池的工作原理是碱性电池以一大片的锌做阳极，以高密度的二氧化锰混合物做阴极及用钢或没电镀的黄铜做为电流集结器。碱性电池与碳锌电池最大的差异，乃在于碱性电池使用高浓度的碱性氢氧化钾(Potassium-hydroxide)做电解液。 

纵观人类前史，咱们现已阅历了两次工业革新，第一次是蒸汽机，第2次是电力。现在，咱们正在阅历第三次工业革新，即关于动力互联网与再生性动力的革新。 第三次工业革新有五大支柱 一、向不行再生动力转型; 二、将每一大洲的建筑转化为微型发电厂，以便就地搜集可再生动力; 三、在每一栋建筑物以及基础设施中运用氢和其他存储技能，以存储间歇式源; 四、运用互联网技能将每大洲的电力网转化为动力同享网络，调剂余缺，合理装备运用; 五、运输工具转向插电式以及燃料电池动力车，所需电源来自上述电网。 动力存储技能发展至今，针对不同的范畴、不同的需求，人们已提出和开发了多种储能技能来满意运用。全球储能技能主要有物理储能、化学储能(如钠硫电池、全钒液流电池、铅酸电池、锂离子电池、超级电容器等)、电磁储能和相变储能等几类。 锂离子电池原理 锂离子电池一般是运用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、运用非水电解质的电池。 充电时，正极的锂离子和电子分隔，锂离子在电池内部，穿过隔阂进入负极材料，电子经过充电机外部电路进入负极，和锂离子结合，停留在负极材料。 正极 正极材料：可选的正极材料许多，干流产品多选用锂铁磷酸盐。 正极反响：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 负极 负极材料：多选用石墨。新的研讨发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反响：放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。 简略来说，锂离子电池就是由正极材料、负极材料、电解液、隔阂和外壳组成的能量贮存设备。相比较而言，锂离子电池储能则是现在储能产品开发中最可行的技能道路。锂离子电池具有能量密度大、自放电小、没有回忆效应、工作温度规模宽、可快速充放电、运用寿命长、没有环境污染等长处，被称为绿色电池。此外，它的均匀输出电压高(约3.6V)，为Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍，输出功率大，充电效率高，第1次循环后基本上为100%。当下，在特斯拉、比亚迪、银隆等厂商推进下，锂离子电池成为储能干流电池技能的趋势越来越显着。 现在，在新动力范畴得到广泛运用的锂离子电池主要有三元锂电池、磷酸铁锂电池和钛酸锂电池。

锌空气蓄电池锌空气电池又称锌氧电池，是金属空气电池的一种。锌空气电池比能理论值是1350W•h/kg，现在的比能量已达到了230Wh/kg，几乎是铅酸电池的8倍。可见锌空气电池的发展空间非常大。锌空气电池只能采取抽换锌电极的办法进行“机械式充电”。更换电极的时间在3min即可完成。换上新的锌电极，“充电”时间极短，非常方便。如此种电池得到发展，省去了充电站等社会保障设施的兴建。锌电极可在超市、电池经营点、汽配商店等购买，对普及此电池电动车十分有利。这种电池具有体积小，电荷容量大，质量小，能在宽广的温度范围内正常工作，且无腐蚀，工作安全可靠，成本低廉等优点。现在试验电池的电荷容量仅是铅酸电池的5倍，不甚理想。但5倍于铅酸电池的电荷量已引起了世人的关注，美国、墨西哥，新加坡及一些欧洲国家都已在邮政车、公共汽车、摩托车上进行试用，也是一极有前途的电动车用电池。

镍锌蓄电池新型密封镍锌电池具有高质量能、高质量功率和大电流放电的优势。这种优势使得镍锌电池能够满足电动车辆在一次充电行程、爬坡和加速等方面对能量的需求。镍锌电池是美国国家能源研究公司(ERC)开发和生产的产品，厦门电池总厂已与其合作引进了此产品。镍锌电池是极具竞争力的电池。其优点：是其比能量达到50Wh/k以上，体积能量已超过镍镉电池，小于镍氢电池。大电流放电，电池的电压将在宽广的范围是平衡的，且具很长的使用寿命，循环寿命≥500次。充电时间≤3.5h，快速充电≤1h。特别值得一提的是自放电抗电荷量衰减性十分好，在室温下一个月，自放电量不到30%额定电荷量。在50℃高温，以C/3放电，电池电荷量衰减≤10%额定电荷量，而在－15℃，C/3放电≤30%。镍锌电池与铅酸电池外廓上具有很好的兼容性，凡现在应用铅酸电池的车辆，均可换用镍锌电池。从现在的价格看，镍锌还显稍贵些，但相信待其应用量上去后，价格自然会降下来。与铅酸电池外形轮廓的兼容性，使镍锌电池更方便替代铅酸电池而成为电动车的理想动力电源。

镍锌电池的负极材料采用金属锌，比镍氢电池中的负极材料金属氢化物容易获得且价格便宜它的前景不亚于镍氢电池，而且寿命应当比金属氢化物长，在性能上，它可以完全放电，它的额定容量就是电池的实际容量，可以将电量放尽。

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9月10日物理学家组织网报道称，美国华人科学家团队研制出一款基于水基电解液的新型锂离子电池，不仅电压首次达到笔记本电脑等家用电子产品所需的4伏标准，且能完全避免现有商用锂电池存在的着火和爆炸危险。尽管当前它的续航还不如传统材料，但研究人员希望可为进一步的研究奠定基础。市面上最常见的电池，仍然采用了两侧都有电极的锂离子方案。在充放电的过程中，粒子可在两极间来回移动。位于中间的电解质，可以帮助粒子的移动。然而大多数情况下，电解质都是由易燃的有机化学物质构成。马里兰大学工程师、兼研究合著者ChunshengWang表示：虽然有防火的水基电解质存在，但水并不是很活泼，因此这种安全电池通常也并不强劲。现有电子产品中，锂离子电池都使用非水性电解液。工作时，电池电压必须满足4伏标准，而在这个工作电压下水容易分解，所以锂电池常用有机溶剂作为电解液，但这类电解液易燃易爆，可能导致电子产品着火爆炸，存在极大安全隐患。 马里兰大学王春生团队联合美陆军研究实验室许康等科学家，合作开发出了这款升级版水基锂电池。研究人员设计出一种新型聚合物凝胶涂层，因其特殊的排水性，涂在电极上后，水分子无法靠近电极表面;首次充电后，凝胶分解形成稳定界面，将电极和电解液隔离，阻止水分子在工作电压下分解。该技术不仅提高了电池的储能和充放电性能，还完全规避了有机溶剂电解质易爆炸的危险。 虽然新电池的工作电压已达到商用水平，但与现有锂离子电池相比，还有很大的提升空间。比如，新电池的材料成本较高，且只能充放电50次到100次，要想具有商业竞争优势，充放电周期必须达到500次以上。 但不可否认的是，新电池背后的电化学处理方法，对钠离子电池、锂硫电池、锌镁多离子电池等电池技术，以及电镀和电化学合成等领域，具有重要借鉴意义。

导读 美国地舆查询估量，全球锂资源约为 3950 万公吨，而具有商业挖掘价值的锂储备量则仅为 1351.9 万公吨。在现在的工业情况下，这样的锂资源可用上超越300 年不成问题，但若是需求爆炸性生长，在一年 80万吨的情况下，不到 17 年就会竭尽。 动力问题 动力是支撑整个人类文明前进的物质基础。跟着社会经济的高速开展，人类社会对动力的依存度不断进步。现在，传统化石动力如煤、石油、天然气等为人类社会供应首要的动力。化石动力的消费不只使其日趋干涸，且对环境影响显着。因而，改动现有不合理的动力结构已成为人类社会可持续开展面对的首要问题现在，大力开展的风能、太阳能、潮汐能、地热能等均归于可再生清洁动力，因为其随机性、间歇性等特色，假如将其所发生的电能直接输入电网，会对电网发生很大的冲击。在这种局势下，开展高效快捷的储能技能以满意人类的动力需求成为国际规模内研讨热门。 锂离子电池 现在，储能办法首要分为机械储能、电化学储能、电磁储能和相变储能这四类。与其他储能办法比较，电化学储能技能具有效率高、出资少、运用安全、运用灵敏等特色，最契合当今动力的开展方向。电化学储能历史悠久，其间锂离子电池是开展较为老练的储能电池。 锂离子电池具有能量密度大、循环寿数长、作业电压高、无回忆效应、自放电小、作业温度规模宽等长处。但其依然存在许多问题，如电池安全、循环寿数和本钱问题等。并且跟着锂离子电池逐步运用于电动汽车，锂的需求量将大大添加，而锂的储量有限，且散布不均，这关于开展要求报价低廉、安全性高的智能电网和可再生动力大规模储能的长寿数储能电池来说，可能是一个瓶颈问题。因而，亟需开展下一代归纳效能优异的储能电池新系统。 钠离子电池 比较锂资源而言，钠储量非常丰厚，约占地壳储量的2.64%，且散布广泛、提炼简略。一起，钠和锂在元素周期表的同一主族，具有相似的物理化学性质，其根本的性质比照见表 1。 表1 与金属锂根本性质比照钠离子电池具有与锂离子电池相似的作业原理，运用钠离子在正负极之间嵌脱进程完成充放电。 充电时，Na+从正极脱出通过电解质嵌入负极，一起电子的补偿电荷经外电路供应到负极，确保正负极电荷平衡。放电时则相反，Na+从负极脱嵌，通过电解质嵌入正极。 在正常的充放电情况下，钠离子在正负极间的嵌入脱出不损坏电极材料的根本化学结构。从充放电可逆性看，钠离子电池反应是一种抱负的可逆反应。因而，开展针关于大规模储能运用的钠离子电池技能具有重要的战略意义。 钠离子电池优势 与锂离子电池比较，钠离子电池具有的优势： 1.钠盐原材料储量丰厚，报价低廉，选用铁锰镍基正极材料比较较锂离子电池三元正极材料，质料本钱下降一半; 2.因为钠盐特性，答应运用低浓度电解液(相同浓度电解液，钠盐电导率高于锂电解液20%左右)下降本钱; 3.钠离子不与铝构成合金，负极可选用铝箔作为集流体，能够进一步下降本钱8%左右，下降分量10%左右; 4.因为钠离子电池无过放电特性，答应钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh/kg，可与磷酸铁锂电池相媲美，可是其本钱优势显着，有望在大规模储能中替代传统铅酸电池。 钠离子电池存在的问题及解决办法 1.钠离子电池是一种有别于锂离子电池的电池系统，将锂离子电池电极材料直接运用到钠离子电池的研讨上是一种捷径。但寻觅新的具有高能量密度和功率密度的正极材料，一起寻觅在循环进程中体积改动小的负极材料，进步电池的循环稳定性，才是进步钠离子电池功能的重要途径，也是使钠离子电池提前运用到大规模储能的要害; 2.现在关于钠离子电池电极材料的组成办法比较单一，传统的固相法和凝胶溶胶法是首要的制备办法，且对电极材料的改性研讨较少。寻觅更简略高效的组成办法，一起对功能较好的材料进行改性研讨也是进步钠离子电池功能的一条途径; 3.安全问题是限制锂离子电池开展的重要因素，而钠离子电池相同面对安全问题。因而，大力开发新的电解液系统，研讨更为安全的凝胶态及全固态电解质是缓解钠离子电池安全问题的重要方向。 此外，钠离子的液态回忆这项难题现在也被霸占。(液态回忆：将液体形状改动，通过一段时间，本身会康复到之前的状况。) 跟着钠离子电池研讨的深化，将会开发出新的材料，电池的容量和电压将会进一步得到提高。钠离子较低的本钱，使得钠离子电池有望运用在智能电网或可再生动力的大规模储能中。

一、干法技能     干法是经过复原焙烧别离钴、铝，浸出别离钴和黑的一种锂离子电池收回处理办法。该办法将电池坚持在阻隔水分与空气的环境中，一般是在氮气或气环境中进行，将锂离子电池在高温下进行燃烧，别离出各种金属。温豪杰，等提出了高温焙烧收回金属钴的工艺。先对锂离子废旧电池进行放电处理，剥离外壳，收回金属材料；将电芯与焦炭、石灰石混合，投入焙烧中进行复原焙烧。有机物燃烧生成二氧化碳及其他气体，钴酸锂被复原为金属钴和氧化锂，氟和磷元素被沉渣固定，铝被氧化为Al2O3炉渣。大部分氧化锂以蒸气方式逸出，将其用水吸收，金属铜、锂、镍、等构成含碳合金，再用惯例湿法冶金技能进行深加工处理。干法工艺流程较短，进程中考虑了氟污染的防治，而且锂元素得以收回。     在国外，日本索尼和住友金属矿山公司合作开发出了从废旧锂离子电池中收回钴等元素的技能。先将电池燃烧，去除有机物，再挑选去除铁、铜后，将剩下粉末加热并溶于酸中，用有机溶媒提取氧化钴。     Churl Kyoung Lee，等先把废旧锂离子电池破碎，并在不同温度范围内进行热处理，将碳粉和粘合剂等可燃材料变为气体，留下LiCoO2。在恒温水浴（75℃）、液固体积质量比20L/g、硝酸浓度1mol/L、1.7%H2O2溶液中溶解LiCoO2，Co和Li的浸出率均到达85%。     干法工艺相对简略，不足之处是能耗较高，电解质溶液和电极中其他成分经过燃烧转变为CO2或其他有害成分，如P2O5等。燃烧除掉有机物的办法易引起大气污染，合金纯度较低，后续湿法冶金进程仍需一系列净化除杂进程。     二、湿法技能     湿法是以无机酸溶液将废旧电池中的各有价成分浸出后，再以络合交换法、碱煮－酸溶法、酸溶－萃取－沉积法等加以收回。     Zhang Pingwei，等用4mol/L溶液在80℃下浸出锂离子二次电池正极废料，Co、Li的浸出率均大于99%，之后用0.9mol/L的PC－88A（2－乙基已基磷酸－单－2乙基已基醚）萃取Co，反萃取后以硫酸钴方式收回钴。溶液中的锂经过参加饱满碳酸钠溶液，在100℃下沉积为碳酸锂得以收回，收回率挨近80%。Kudo Mistuhiko，等用酸浸出锂离子电池正极废料，往浸出液中参加金属，使Co2＋变成Co，然后加碱去除金属，获得金属Co。Hayashi，等用硫酸或浸出，在浸出液中参加碱金属碳酸盐，沉积物质经焙烧获得更纯的正极活性物质。Supasan，等用HNO3溶液浸出锂离子电池正极废料，往混合浸出液参加LiOH，使各金属生成氢氧化物沉积，沉积物经过滤并焙烧，得金属氧化物的混合物。     王晓峰，等先将电极材料在80℃的稀中溶解，滤去不溶物质后用调理pH=4，挑选性沉积出铝的氢氧化物，然后参加含NH4Cl的，调理pH至10左右，使钴、镍生成的合作物，再通入纯氧气把CO2+、Ni2+氧化为三价离子，并将溶液重复经过弱酸性阳离子交换树脂，对饱满树脂用不同浓度的硫酸铵溶液洗脱钴和镍，再用草酸盐从洗脱液中沉积钴和镍。申勇峰选用硫酸浸出－电解工艺收回钴。用10mol/L硫酸溶液，在70℃下浸出钴、锂，调理溶液pH至2.0～3.0，90℃鼓风拌和，中和水解脱除其间的杂质，再在55～60℃下以钛板作阳极，以钴片作阴极，以235A/m2电流密度电解，得到契合国家标准的电钴。钟海云，等从锂离子二次电池正极废料－铝钴膜中收回钴选用的是碱浸－酸溶－净化－沉钴的全湿法流程。先用100g/L的NaOH溶液浸出铝钴膜废料，制备氢氧化铝，再向剩下废猜中参加稀H2SO4和H2O2，酸溶后的溶液调pH至5.0净化除杂，然后参加草酸铵溶液淀钴，终究制得草酸钴产品。吴芳选用碱溶解电池材料，预先除掉约90%的铝，然后选用H2SO4＋H2O2系统浸出滤渣，浸出后的滤液中含有Fe2＋、Ca2＋、Mn2＋等杂质，用P2O4溶剂萃获得到钴和锂的混合液，然后用P507溶剂萃取别离钴、锂，反萃取后得到硫酸钴，萃液沉积收回碳酸锂，得到的碳酸锂到达零级产品要求，锂的一次收回率为76.5％。专利“从含钻下脚猜中高效提取钴化合物的新工艺”供给了另一条思路。将钴锰料在反响釜顶用工业硫酸溶解，去除不溶的有机物残渣后得到弄清的CoSO4、MnSO4混合溶液。将溶液参加到含有工业的化器中，坚持pH在9以上，反响必定时刻后用离心机将沉积别离，滤液送反响釜。向反响釜中参加NaOH溶液并加热至欢腾坚持5min。热沉的悬浮液冷却到60℃后用离心机别离出钴化合物。将钴化合物在反响釜顶用浓硫酸溶解并稀释、过滤得到硫酸钴弄清液。此弄清液送沉积槽，参加碳酸钠溶液调pH至8.0，使生成紫红色沉积，对此沉积拌和水洗数次，然后晒干得碱式碳酸钴产品。金泳勋，等研讨了选用浮选法从废旧锂离子电池中收回锂钴氧化物，但收回的锂钴氧化物含有石墨等杂质，不能用来制造锂离子电池。温豪杰，等选用碱浸－酸溶－净化－沉钻工艺收回锂离子电池正极废猜中的铝和钻，得到化学纯氢氧化铝，收回率为94.89%，以草酸钴方式收回钴，直收率为94.23%。     以湿法处理废旧锂离子电池，浸出液需求严厉净化，耗费许多电能，有机试剂也会对环境和人体健康有晦气影响，而且工艺流程长，对设备要求高，本钱高。现行的湿法工艺都较杂乱，资源收回率低，存在二次污染等问题。有研讨者提出的AEA工艺，虽有工艺简略、二次污染程度低、资源收回率高级优势，但其经济可行性还需进一步研讨。     McLaughlin提出，选用Toxco法（火法与湿法相结合），首先将抛弃材料在液氮中冷却，机械破碎后，参加去离子水，使锂与水反响生成氢氧化锂，并以此作为首要产品，但该法未述及对钴等其他元素的收回。     Kim，等对电极材料的直接修正进行了实验探究，但其处理功率还不能得到确保，而且修正之后的电极材料是否具有杰出的充放电和安全功能、是否可以直接用作锂离子电池的电极材料，还有待进一步考证。     总归，各国对抛弃锂离子电池的收回再生工艺研讨起步都较晚，而且因为锂离子电池对环境的污染相对其他电池品种较小、收回处理本钱高，所以一向没有高效、经济、环保的收回工艺，所以有必要寻求一种合理、有用、清洁的金属收回和资源使用途径。     三、生物浸出工艺     所谓微生物浸出就是用微生物将系统的有用组分转化为可溶化合物并挑选性地溶解出来，得到含金属的溶液，完成目标组分与杂质组分别离，得到含金属的溶液，完成目标组分与杂质组分别离，终究收回有用金属。生物浸出技能是生物、冶金、化学等多学科穿插技能，是一个杂乱的进程，包含细菌成长代谢的生物学、细菌与矿藏表面相互效果的表面化学、动力学等，化学氧化、生物氧化与原电池反响往往同时发生。其间微生物对细菌浸出的特殊效果一般认为有3种氧化机理：直接氧化反响、Fe3＋氧化硫化物的化学氧化反响、原电池反响。在这3种浸出机理中，微生物都起着至关重要的效果。生物浸出中的首要菌种有氧化硫杆菌、氧化铁杆菌、氧化铁硫杆菌和聚硫杆菌等，它们都归于自养菌，能成长在普通微生物难以生计的较强的酸性介质里，经过对S、Fe、N等无机化合物的氧化获得能量，从CO2中获得碳，从铵盐中获得氮来构成本身细胞。在许多酸性水域中都有这类杆菌成长，只需取回某各水来加以驯化、培育，即可接种于所要浸出的废渣中进行细菌浸出。这种办法具有低本钱、低能耗、无污染等长处，已在采矿工业中广泛使用。     生物浸出技能已成功使用于从低档次，难处理矿石中提取金属，使用于废水处理及从各种抛弃物如抛弃线路板、干电池、镍－镉电池等中收回金属，也是一个十分抢手的研讨课题。学习生物冶金技能，使微生物直接或直接参加废旧电池粉末中的二氧化锰的复原收回，二氧化锰的终究浸出率可达93％。与传统电池收回技能比较，其特殊优势在于环境友好，并可完成有机废物与废旧电池的综合治理。使用生物浸出技能处理抛弃锂离子电池的研讨才刚刚起步。辛宝平，等研讨了选用生物淋滤溶出法从抛弃锂离子电池中收回钴。先把废旧电池拆分并挑选，用含有微生物的溶液淋滤溶出废旧锂离子电池中的钴，调查了培育条件、质量浓度、开始pH值和电极材料参加量等对生物淋滤钴溶出的影响，并探讨了进步钴离子生物溶出功率的办法及工艺条件。选用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌的混合菌液进行实验，关于锂离子电池中的钴，生物淋滤较之比化学浸出具有更高的溶出功率。国外最近也报导了选用嗜酸氧化铁硫杆菌浸出抛弃锂离子电池中的钴和锂的实验研讨结果。因为选用单一菌种，浸出率很低，未对其他金属的收回进行研讨，也未进行浸出机理及动力学方面的研讨。

前一阵子，浙江大学高超老师团队做出了优 秀的工作，即利用石墨烯做正极的高倍率性能、高循环寿命的铝离子电池，兼具柔性功能。工作发表在了期刊《SCIENCE ADVANCES》上。 一经推出，就得到了业内广泛的关注和讨论。有不少朋友都在询问该技术对于电池产业界的影响，大家非常关心该类电池技术，那正好今天就展开讲讲对铝离子电池的发展应用前景做一个简单的分析展望。 1、铝离子电池——能量密度能有多少？ 首先看看作者本人的摘要中对该电池的介绍。该工作的创新点在于，做了一种新型结构的3高3连续（3H3C）石墨烯膜正极，其具有高质量，取向性和局部通道，这样可以保证电子、离子传导以及足够的活性物质质量。该正极容量在1.1s充电时的容量为120mAh/g，25万次循环后容量保证率为91.7%，在高低温下工作性能出色，而且具有柔性。 不难看出，该石墨烯-铝金属的铝离子电池的高低温、柔性、倍率性能很优 秀，这当然很大程度利益于制备的石墨烯电极。然而摘要是一个突出亮点的地方，突出的成果都会在这里反应，可是在这里电池的几个重要的参数都没有说：比如体积能量密度、质量能量密度。 1）体积能量密度低的话，手机和汽车这两个电池zui为重要的领域中想要应用基本是没有希望的——空间非常有限，必须充分利用。而手机和汽车同样都在追求长续航，此时必须要求高的能量密度。 翻到文章第5页，看到了作者对自己电池性能的介绍：66Wh/kg（质量能量密度）。首先，66Wh/kg仍然是铝离子电池典型能量密度范围值40——65Wh/kg，这个数据比锂离子电池要低很多：磷酸铁锂100+Wh/kg，三元的接近200Wh/kg。以铝离子电池这样的能量密度在手机和汽车领域上用，基本也只能对准混合动力汽车了，而且插混都有点悬，手机则更难有希望。2）更大的问题在于全文都没有提及体积能量密度相关数据，考虑到该电池质量能量密度不高，使用的材料偏膨松（石墨烯等），其体积能量密度可能也很难达到三元类锂电池的1/3。因为该文作者并没有提到这方面的数据，因此笔者也只能基于已有数据和常识进行推断：体积能量密度数据很可能很难看。 在这里再强调一下体积能量密度的意义：如果造的电池不重，但是体积好大，携带装载也会有很大的问题，尤其是在移动储能用途中（手机、汽车）难以实用。而对于体积要求不太严格的固定式储能，体积庞大的储能方式可能会更合适，比如液流电池就是典型代表。 实际上，目前铝离子电池体系很难找到合适的正极材料，钒系化合物的容量和电压都不好看，石墨烯也只能是从矮子里拨将军，而电解液（只能用离子液体）等方面的限制也使得铝离子电池能量密度没有突破的迹象，因此目前的能量密度性能极大的限制了该技术的更广泛应用的可能性。 2.成本分析 综合以上两方面性能作者报出的数据，以及分析可以看出该电池可能更适合功率型场合，对于现有锂离子电池的取代潜力不是太大，对电容的威胁倒是不小，如果成本能做下来也可以去跟能量密度差不多的铅酸做竞争。 而在zui后作者也给出了一个自己的评价——主要针对capacitor-dominant high-power density energy storage system。总之就是针对高功率领域。体积能量密度从目前来说无从知晓，刚才也说到了如果成本能够做下来可能也会有一定的潜力。不过该体系用了几个材料：石墨烯、离子液体、铝金属。 石墨烯正极的原料为氧化石墨烯GO，将其涂成定向膜后再还原，zui后再在2850℃条件下处理才能得到zui终需要的材料，与生产石墨需要的处理温度相似。因此该工艺路线使用的石墨原料-石墨烯电极制备相当于要经过两次2850℃的处理，这肯定会增加对于炉体的要求、耗能方面的需求。 有人可能会问：为什么二次处理石墨烯时不能降低温度？答案简单：石墨烯如果是走的氧化还原路线，材料结构完美程度会受氧化影响遭受破坏，温和的还原条件是不足以解决问题的，需要高温才能使其有效回复；而如果使用石墨烯用的是其它方法，比如CVD、机械剥离，制备的材料的质量会很高，可能不用高温处理，但是这些方法的量产能力常常非常受限。两难之处就在于此。 另外离子液体的确也是比较重要的有发展前景的技术。然而对于铝离子电池来说，目前其技术似乎极其依靠离子液体，其目前存在粘度大、成本高等一系列的问题，这极大的加大了铝离子电池的成本。当然了，假以时日，在科研界和工业界的共同努力下，以后离子液体的确有很大的进步空间，应用前景值得期许。 因此总体来说，相比于现在常见的电池体系：锂电池、铅酸使用的材料都已经比较常规，可以做到稳定的量产，这对于（尤其是近年来）降低电池成本起到了相当大的支撑作用。但是对于铝离子电池体系来说，原料产业化、经济实用化的工作，还有相当多的工作要做。 3.你真的敢1.1s给电池充满电么？ 实际上这一类文章的槽点是共性的：如果真的要1s充满电，对于一个很小容量的实验室量级的电池自然是可以。而如果是手机电池呢？按10Wh一块1s充满的话，充电功率是36kW，大家回忆下自己初中物理学习到的计算发热量的焦耳定律，以及看看自己家电表，然后好好琢磨一下是否可行。 总结 铝离子电池技术的确有自己的特色，然而缺点也很明显。希望其在未来的发展中能够在能量密度、成本下降潜力方面实现突破，从而加速其实用化进程。

鳞片石墨是一种非金属矿物质，结晶完整，片薄且韧性好，物化性能优异，具有耐高温、耐氧化、抗腐蚀、导热、导电性能强等特有的物理、化学性能。 鳞片石墨的导电性比一般非金属矿高100倍，是运用范围极为广范的导电材料。其中，锂离子电池就是利用鳞片石墨粉的导电性进行工作的。 在锂离子电池材料中，负极材料是决定电池性能的关键。作为一种高结晶度的石墨材料，鳞片石墨的粒度直接影响电极比表面积和边缘碳原子所占的比例，这与首次充电时的不可逆比容量有很大的影响，所以鳞片石墨在电池中起到至关重要的作用。 一、鳞片石墨具有电子导电率高、锂离子扩散系数大、嵌埋容量高和嵌埋电位低等诸多优点，所以鳞片石墨是锂电池最重要的材料之一。 二、鳞片石墨可以使锂电池电压平稳，减小锂电池中的内阻，可以使电池中电量储存时间长。增加电池的利用时间。 三、鳞片石墨可以减少锂电池中鳞片石墨粉的用量，使电池成本大大降低。 综上所述，鳞片石墨对锂离子电池来说，不仅能够延长电池使用时间，促使电压平稳，增强导电率，还可降低电池成本。

我国的电池工业起源于20世纪20年代，发展到今日，电池年产量现已到达140亿只，占国际电池总产量的1／3。但因为办理和技能的两层原因，废旧电池的污染操控却严峻滞后，形成绝大多数废旧电池到处乱扔或随日子废物一同填埋，其间的重金属和酸碱等污染物，经过各种途径进入人的食物链。还有一部分废1日电池与日子废物一同燃烧填埋，对大气有严峻的污染。 电池中含有很多的有用金属。据有关资料核算，全国废干电池中每年可收回的有价金属数量可观，其间锰粉达109200t、锌皮38200t、铜600t、铁皮29600t、2.48t。度旧锌锰干电池中含有很多未发作反响的MnO2，和以其他形状存在的Mn。锰不只是电源重要的正极材料之一，也有恰当广泛的非电池用处。近年来，锰的非电池用处也在逐渐扩展，除在传统的冶金、精细化工、电池等领域外，在环境保护、先进电池材料、锰锌铁氧体、陶瓷材料等方面有了新的用处。因为锰具有很强的催化氧化／复原、离子交换和吸附才能，在经过恰当化学处理与成型后，是一种功能全面的优秀清水滤料，与常用的活性炭、沸石等清水滤料比较，具有更强的脱色和去除重金属的才能。因而从废1日锌锰干电池中将各种形状的锰收回运用，有着重要的环保含义和杰出的经济远景。 现在，许多发达国家已树立完好的废电池收回处理系统，处理办法首要有火法冶金收回法和湿法冶金收回法。国内一些研究者在此基础上，经过对传统办法的改善，并与实践出产相结合，提出一些具有发展远景的废电池综合运用新技能与工艺。从环保视点动身，现在的火法简单形成严峻的大气污染，湿法运用很多酸，本钱高，处理后的废液废渣简单对环境形成污染。针对现有办法的缺乏，提出运用离子膜矿浆电解的办法，将废旧干电池的正极材料在阴极室复原，制备出硫酸锰溶液，在阳极室将硫酸锰转化成二氧化锰或四氧化三锰。在此要点介绍废旧干电池的正极材料在阴极室复原浸出的工艺技能条件和浸出机理。 一、试验 （一）试剂与仪器 试验所需试剂硫酸锰(MnSO4)，(AgNO3)，硫酸( HgSO4)，硝酸（HNO3）等均为分析纯。精细超级恒温水槽DF－03，南京舫奥科技有限公司；数显电流表MB4206，陕西协力光电仪器有限公司：紫外可见分光光度计IU－1810，北京普析通用仪器有限责任公司。离子交换膜电解槽克己，阴阳极室体积均为800mL，运用钛镀钌作阳极，石墨作阴极，阴阳电极面积均为0.008m2。试验所用废旧干电池为华太牌5号电池，运用1.2中办法，测得其间的锰含量为35.0%。 （二）分析办法 称取0.5490g硫酸锰溶于约200mL去离子水中，加1.5mL浓硝酸，再定容至1000mL容量瓶中，则此溶液中锰离子浓度为0.2g/L。别离取标准试液0、1.5、2.5、5、7.5mL，硫酸锰于100mL锥形瓶中，向5个锥形瓶中各参加1mL－硫酸溶液，别离参加约50mL去离子水，1g过硫酸铵，在电炉上加热至有大气泡呈现，并持续1min，取下，放置1min后用冷水冷却。别离转移至100mL容量瓶中，摇匀，定容至刻度线，则5个容量瓶中锰离子的浓度别离为0、3.0、5.0、10.0、15.0mgL。用1cm比色皿于530nm波利益测定标准系列溶液的吸光度，得标准曲线如图1。 图1  硫酸锰标准曲线（三）试验办法 将若干废旧华太牌5号电池竖向剪开，剥掉外层锌皮，称取必定量研磨好的正极部分，按必定液固比，加到硫酸溶液中，对阴极室中电解液进行匀速拌和，在各要素条件下进行恒流电解，电解时刻90min，每隔15min取样3mL过滤，从中取样1mL，用去离子水稀释至100mL容量瓶中，测其吸光度，核算锰离子浓度。 二价锰离子浓度的校对公式如下：   式中  Cn＇－为校对的浓度；          Cn －为n时刻点的测得浓度；          V－为取样体积：          V0－承受池中承受液的总体积。          则M＝Cn＇×V 二、成果与评论 （一）电流密度的影响 别离在0.8、1.0、1.26、1.5 A下电解，锰离子浓度随电解时刻的改变、锰离子收回率和表观电流效率如图2、3。从图2能够看出，电流越低，浸出液中锰离 子浓度越小。在1.26A与1.5A电流条件下，锰离子浓度随浸出时刻的两条曲线根本重合，标明在1.26A条件下，锰离子的浸呈现已到达最大值，持续进步电流不能加速浸出速率，但使阴极过电位升高，析氢加剧，槽电压升高，故在后面的试验中电流均为1.26A。一起能够发现在电解的前15min，Mn2+浓度快速添加，标明此阶段Mn2+的浸出除电化学复原外，有化学浸出，并且化学浸出起到首要作用。随后锰离子浓度随电流密度和电解时刻简直按线性联系添加。在浸出15min后，能够以为化学浸出根本完毕，电化学反响开端起到主导作用。图2  不同电流下浓度随时刻的改变图3  不同电流密度下的表观电效与收回率 从表观电流效率与电流密度的联系能够看出，电解90min时，收回率随电流密度的升高增大，但表观电流效率随电流密度升高而下降，在119、150A/m2时，表观电流效率根本相同，如图3。当电流为0.8A时，电流效率＞100%。因为运用废旧电池，一部分Mn以MnOOH、Mn(OH)2等方式存在，溶液中浸出的Mn2+。并不都是由电解复原发作，恰当一部分是酸溶所造成的，假定化学浸出进行15 min完毕，随后以电化学复原为主，因而进行近似处理，即核算电流效率时，减去前15min浸出的锰量。0.8A时表观电流效率为128.3%，阐明很大一部分由酸浸出，而不是电化学复原。当电流到达1.5A时，因为阴极发作严峻析氢反响，表观电流效率开端下降。在电流为1.26A时，表观电流效率和收回率最高，因而在后续试验中电流均在1.26A条件下进行。 （二）硫酸浓度的影响 硫酸浓度影响化学浸出速率，添加电解液电导，下降槽电压，并对电流效率发作影响。 按液固比10∶1将磨细的正极部分参加不同浓度的硫酸溶液中，在1.26A恒流下进行电解试验，硫酸锰浓度随电解时刻改变的规则如图4。图4  不同酸度下锰浓度随时刻的改变 与图2类似，在电解15min时，锰离子浓度快速添加，且随酸度添加而增大，随后根本依照线性进步。由此阐明，酸度不只影响化学浸出速率，也能够进步电化学浸出速率。当电流密度相同，酸度由0.5mol/L增大到1.0mol/L，硫酸锰浓度逐渐增大并到达最大值，酸度持续增大时，浓度开端下降。一起能够得出，当反响进行15min后，因为电流相同，在不同硫酸浓度时浓度添加的速率根本相同，再次阐明化学浸出可溶性锰离子的反响根本能够在15min内完结。当酸度为1.0 mol/L时，复原浸出作用最佳。从电流效率和90min时的收回率也能够得到相同的定论，如图5。图5  不同酸度下的表观电效与收回率 从图5能够看出当酸度为1.0mol/L时，电流效率最大。酸度过高会发作较严峻的析氢反响，酸度过低也缺乏以浸出贱价锰氧化物，上述两种条件均可导致电流效率的下降。故挑选硫酸浓度1.0mol/L为阴极电解液。 （三）液固比的影响 别离称取67、80、100、133g混合均匀的磨细的正极部分，参加到1.0mol/L的硫酸溶液中，在1.26A恒流下进行电解，Mn2+浓度随电解时刻的改变规则如图6。图6  不同液固比时浓度随时刻的改变 从图中能够得出，当液固比太小时，因为化学浸出耗费的酸添加，使电解液中酸度下降，MnO2的复原速率下降，因而液固比6∶1时锰离子浓度最低，液固比太大时也不利于复原浸出，适宜的液固比为8∶1。图7  液固比不同的表观电流效率 图7为不同液固比条件下，表观电流效率随液固比大小的改变。在液固比为6∶1时，电流效率运高于100%，首要因为矿样量的添加，使化学浸出量大起伏进步，电化学浸出量相对下降。液固比8∶1与10∶1时的电流效率根本相同。液固比持续增大到12∶1时，电流效率快速下降，标明太大的液固比不利于电解复原。 （四）温度的影响 按液固比为8∶1，将磨细的正极部分参加浓度为1.0mol/L的硫酸溶液中，用恒温水槽保持电解液温度别离在20、35℃和40℃，在1.26A恒流下进行电解，试验成果如图8。从图中能够看出，在本试验的温度范围内，温度对浸出速率影响较小。图8  不同温度时锰浓度随时刻的改变 （五）浸出机理 依据一般固体浸出遵从的“未反响核减缩模型”，将不同电流、酸度的浸出率代入1－（1－α）1/3中，做1－（1－α）1/3与时刻的曲线，成果见图9与图10。图9  不同电流时浸出时刻与1－（1－α）1/3的联系图10  不同酸浓度时浸出时刻与1－（1－α）1/3的联系 由图9、10可得该浸出反响遵从“未反响核减缩模型”，生成物硫酸锰溶于水，固相二氧化锰的外形尺寸随反响的进行而减小直到消失。 若反响速度受化学反响操控，应契合：k＇t＝1－（1－α）1/3，若反响速度受界面扩散操控，应契合： K〃t＝1－2/3α－（1－α）2/3 。  将20℃和40℃浸出前1h的浸出率别离代入式1－（1－α）1/3和1－2/3α－（1－α）2/3中，对浸出时刻别离做曲线，成果标明均非线性联系。这阐明既不是界面扩散操控，也不是化学反响操控，估测应为混合操控。 将上述2个温度下浸出1h后的浸出率代入1－（1－α）1/3，与时刻有杰出线性联系，如图11所示，标明浸出速率应为化学反响操控。核算得两直线的斜率为0.0002、5 E－05，即为表观速度常数，将之代入Arrhenius公式： 1nK＝1nA－Ea/RT 式中K－表观速度常数：     Ea－浸出活化能；     T－反响绝对温度：     R－普适常数，8.314。 求出反响的活化能为52.5kJ／mol，这就进一步阐明浸出反响速率为化学反响操控。图11 不同浸出温度时浸出时刻与1－（1－α）1/3的联系 三、定论 （一）废旧干电池正极材料的离子膜矿浆电解浸出反响速率可由“未反响核减缩模型”来解说，浸出能够大致分为3个阶段：第一阶段根本在15min内完结，首要为可溶性锰化合物的硫酸浸出；第二阶段发作在浸出开端15min至1h之间，浸出反响的操控过程为混合操控；第三阶段发作在浸出反响1h后，浸出速率由化学反响操控，表观活化能为52.85 kJ／mol。 （二）经过单要素试验成果标明较佳条件为：电流密度150 A／m2，即电流1.26A，硫酸浓度1.0mol/L，液固比8∶1，温度20℃。在此条件下恒定电流通电90min，收回率为25.77%，表观电流效率为101.1%。

离子稀土发现、命名与提取工艺发明大解密稀土是稀土族元素的简称，人们往往将17种元素划归于稀土大家族。我国是稀土资源最丰富的国家，储量和 产量 均居世界首位。离子型稀土是我国特有的一种新型的稀土矿产资源。以其配分齐全、高附加值元素含量高、放射性比度低、高科技应用元素多、综合利用价值大"五大"突出优点，异军崛起，独占鳌头，并从某种意义上改变、促进和加速了世界高科技的进程。离子型稀土第二代提取工艺--"原地浸矿工艺"，于1996年荣获"八五"国家科技攻关重大成果奖，是国家"八五"科技攻关中"十大世界领先技术成果"之一，1997年荣获国家发明奖。该项研究成果1996年被中央电视台在新闻联播节目中予以报道，这是我国特有的离子型稀土自1970年发现、命名和二代提取工艺发明以来，在经历25年保密管理之后，首次向国内外的正式公开"亮相"。    离子型稀土的技术是我国完全拥有的自主知识产权。赣州 有色 冶金研究所是我国离子吸附型稀土矿的发现、命名和二代稀土提取工艺科技成果的主要享有单位。时任赣州 有色 冶金研究所分管科研副所长、后任所长的丁嘉榆同志，作为离子型稀土矿第二代提取工艺的发明及应用的主要参与者、领导者，对这一事件的历史发展进程有着刻骨铭心的记忆。应记者之约，丁嘉榆同志对这一历史事件进行了全面地、系统地回顾和总结。时至1970年，在过去长达175年的稀土矿产资源开发利用史中，人们发现自然界中含稀土元素及其化合物的矿物多达 200 种。但真正实际有工业利用价值的稀土矿物原料却为数不多，数量约十种左右。主要有独居石、铈硅石、氟碳铈矿、硅铍钇矿、磷钇矿、褐帘石、铌钇矿、黑稀金矿。但这些矿物中却大部份含有一定数量的铀或钍，而且稀土矿物均以固态、矿物相矿物性态存在，它们往往是与放射性元素共生或伴生 。    20世纪后期，随着世界范围内高科技及其工业化进程突飞猛进的发展，尤其是自20世纪80年代以来，全球范围内对中、重稀土元素的使用量激增，其中又特别是对钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、钇等稀土元素的需求量剧烈地增长。鉴于下述原因：一是在传统的稀土矿产资源中，上述大多数稀土元素的含量有限，获取稀土精矿较为困难；二是由于生产工艺的繁锁，流程很长，成本较高， 价格 昂贵，若得工业化应用，难度很大， 产量 也难以满足要求；三是根据传统稀土矿床资源赋存的特点，若希望在某一矿山，同时获得上述目标的元素，难能凑效，必然要开采多个、多种不同配分的稀土矿山，才有可能同时满足上述需求。显而易见，仅仅依靠对传统稀土资源的开发，势必难于满足现代高科技高速发展态势，对有关稀土元素的需求。因此，这种局势必然导致人们对稀土新资源的追求和探索，期望着能够获得高科技所需稀土资源的可靠保障。    其实早在20世纪60年代，我国就从战略的高度，认识到中、重稀土，尤其是重稀土资源在国防建设和国民经济建设中的重要作用。20世纪60年代中叶，原冶金工业部根据国家军工计划任务的安排，组织了南方重稀土资源科研大会战。旨在针对南方某矿围岩中，通过科技攻关，获得代号为"6号产品"的重稀土产品。经参战单位的协同攻关，已打通工艺流程，并拿出"6号产品"样品。但成本很高，工业化实施存在困难。然而接踵而至的"文革"，会战只好暂时中断。在几经周折，使用传统试验研究方法均遭失败的情况下，依然不惧艰难，百折不挠，坚持探索，努力攻关。经过艰苦的工作，抛弃了以往研究花岗岩风化壳稀土矿床的传统做法，创造性地采用稀土可溶性分析和矿浆树脂吸附等多种综合技术手段，精诚所至，金石为开，终于逐步地揭开了这种"不成矿"的"离子吸附型稀土矿"的奥秘。更多有关离子稀土的内容请查阅上海 有色 网

锂离子电池因其具有能量密度高、自放电流小、安全性高、可大电流充放电、循环次数多、寿命长等优点，越来越多地应用于手机、笔记本电脑、数码相机、电动汽车、航空航天、军事装备等多个领域。锂电池产业已经成为国民经济发展的重要产业方向之一。目前，锂离子电池正极材料分为以下几类：①具有层状结构的钴酸锂、镍酸锂正极材料;②具有尖晶石结构的锰酸锂正极材料;③具有橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料;此外还有三元材料。磷酸铁锂正极材料的理论比容量为170mA/g，电压平台为3.7V，在全充电状态下具有良好的热稳定性、较小的吸湿性和优良的充放电循环性能，因此成为现今动力、储能锂离子电池领域研究和生产开发的重点。LiFePO4基本性能LiFePO4基本结构磷酸铁锂正极材料具有正交的橄榄石结构，pnma空间群，如图1所示。在晶体结构中，氧原子以稍微扭曲的六方紧密堆积的方式排列。Fe与Li分别位于氧原子八面体中心4c和4a位置，形成了FeO6和LiO6八面体。LiFePO4充放电原理磷酸铁锂电池充放电的过程是在LiFePO4与FePO4两相之间进行的，如图2所示，其具体机理为:在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱出。充电时，Li+从正极脱出，迁移到晶体表面，在电场力的作用下，经过电解液，然后穿过隔膜，经电解液迁移到负极晶体表面进而嵌入负极晶格，负极处于富锂状态。与此同时，电子经正极导电体流向正极电极，经外电路流向负极的集流体，再经负极导电体流到负极，使负极的电荷达到平衡。锂离子从正极脱出后，磷酸铁锂转化为磷酸铁;而放电过程则相反。其充放电反应式可表示成式(1)和式(2)充电时放电时LiFePO4改性由于磷酸铁锂正极材料本身较差的导电率和较低的锂离子扩散系数，国内外研究者在这些方面进行了大量的研究，也取得了一些很好的效果。其改性研究主要在3个方面:掺杂法、包覆法和材料纳米化。掺杂法掺杂法主要是指在磷酸铁锂晶格中的阳离子位置掺杂一些导电性好的金属离子，改变晶粒的大小，造成材料的晶格缺陷，从而提高晶粒内电子的导电率以及锂离子的扩散速率，进而达到提高LiFeP04材料性能的目的。目前，掺杂的金属离子主要有T14+、CO2+、Zn2+、Mn2+、La2+、V3+、Mg2+。包覆法在LiFeP04材料表面包覆碳是提高电子电导率的一种有效方法，碳可以起到以下几个方面的作用：①抑制LiFeP04晶粒的长大，增大比表面积;②增强粒子间和表面电子的导电率，减少电池极化的发生;③起到还原剂的作用，避免Fe的生成，提高产品纯度;④充当成核剂，减小产物的粒径;⑤吸附并保持电解液的稳定。材料纳米化相较在导电性方面的限制，锂离子在磷酸铁锂材料中的扩散是电池放电的最主要也是决定性的控制步骤。由于LiFeP04的橄榄石结构，决定了锂离子的扩散通道是一维的，因此可以减小颗粒的粒径来缩短锂离子扩散路径，从而达到改善锂离子扩散速率的问题。纳米材料的优点主要有：①纳米材料具有高比表面积，增大了反应界面并可以提供更多的扩散通道;②材料的缺陷和微孔多，理论储锂容量高;③因纳米离子的小尺寸效应，减少了锂离子嵌入脱出深度和行程;④聚集的纳米粒子的间隙缓解了锂离子在脱嵌时的应力，提高了循环寿命;⑤纳米材料的超塑性和蠕变性，使其具有较强的体积变化承受能力，而且可以降低聚合物电解质的玻璃化转变温度。Ren等对纳米化的磷酸铁锂制备进行了详细的研究，他们利用亲水性的碳纳米颗粒作为模型制备出介孔磷酸铁锂正极材料。发现其具有亚微米大小的颗粒中心在2.9nm和30nm的双峰孔分布，介孔的引入也有利于电解质的流动和锂离子的扩散。在1C倍率下，放电比容量为137mA·h/g。在30C高倍率充放电后，材料的容量仍能恢复到160mA·h/g。可以看出纳米化的磷酸铁锂电化学性能得到了显著地提升。从长杰等利用液相沉淀法合成了纳米级磷酸铁，并以此为铁源，通过碳热还原技术制备了粒径均匀的纳米级球形磷酸铁锂正极材料。经分析检验结果表明，材料的首次放电比容量达161.8mA·h/g，库仑效率为98.3%，室温下在0.2℃、0.5℃,1℃, 2℃及5℃倍率充放电其首次放电比容量分别为156.5mA·h/g, 144mA·h/g,138.9mA·h/g,125.6mA·h/g和105.7mA·h/g，材料具有较好的电化学性能。Chen等以偏磷酸亚铁和石墨的纳米层状模板，通过水热法制备出拥有纳米层状形态的LiFeP04颗粒。通过SEM分析，尽管原纳米层模板LiFeP04纳米层模板之间存在差异，但最终得到的LiFeP04模板的纳米层状态保存完好。拉曼光谱表明，原纳米有机基团的分层模板成功地转换成细小的具有有序石墨结构的碳颗粒，并很好地分散在层状LiFeP04颗粒之间。经使用循环伏安法和电阻抗法评估，锂离子扩散系数分别是1.5X10-11cm2/s和3.1X10-13cm2/s，而电子电导率为3.28mS/cm，远远高于普LiFeP04的电导率(结语采用离子掺杂、包覆、材料纳米化3种改性方法对磷酸铁锂正极材料在电导率低、锂离子扩散速率慢、低温放电性能差等方面的不足有很大的改进。其中离子掺杂通过掺杂导电性好的离子，改变了颗粒大小，造成材料的晶格缺陷，从而提高了材料电子的电导率和锂离子的扩散率;包覆主要以碳包覆为主，抑制LiFeP04晶粒的长大，增大了比表面积，从而增强粒子间和表面电子的导电率;材料的纳米化一方面增大了材料的比表面积，为界面反应提供更多的扩散通道，另一方面，缩短了离子扩散的距离，减小了锂离子在脱嵌时的应力，提高循环寿命。此外，磷酸铁锂正极材料改性方面仍存在一些不足，如离子掺杂改进材料的导电率和锂离子扩散速率方面仍存在分歧;纳米材料的制备工艺、生产成本要求较高;此外，除了考虑实验室条件下的可行性研究外，还要考虑大规模工业化的生产要求，这些都有待于进一步研究。因此，通过以上方法来全面提高磷酸铁锂的综合性能仍然是当前和今后该领域研究和应用的主要发展方向之一。文章选自：《化工进展》 作者：张克宇，姚耀春

为了满意日益增长的对电子产品小型化、多样性和可变性的需求, 柔性可穿戴的便携式电子产品成为未来开展的趋势。近年来,可卷绕式显示屏的面世及电子衬衫和卷屏手机等柔性电子产品概念的提出，引发了科研作业者对柔性电子技能的研讨热潮。柔性电子技能行将带来新一轮电子技能,并将对社会生活方式及习气发生性影响。柔性电化学储能材料不只需求接受电池、电容器材料自身在电化学过程中引起的体积改变,一起还需求器材在机械变形条件下也可以正常作业。 石墨烯基柔性锂离子 电池材料开展现状 柔性锂离子电池是锂离子电池范畴的新式研讨方向之一, 现在仍处于试验室研讨阶段。开展柔性锂离子电池的首要困难在于怎么取得高功用的柔性电极极片。 石墨烯也具有很高的电导率和热导率、优异的电化学功用以及易功用化的表面, 一起简单加工构成柔性薄膜。因而,石墨烯被认为是一种极具潜力的先进柔性电化学储能材料。 石墨烯在可弯折柔性锂离子电池中的运用首要包含2个方面: 石墨烯作为导电增强相, 凭借高分子、纸、纺织布供给柔性骨架, 以进步柔性极片的电子导电特性, 取得复合导电基体, 并担载活性物质; 石墨烯或其复合材料直接作为柔性基体或柔性电极。石墨烯/柔性基体复合结构 石墨烯具有很高的电子电导率, 可选用喷涂、滋润、涂覆等不同办法, 将石墨烯附着于各类柔性基底上, 运用基底供给柔性支撑,供给力学功用,石墨烯供给导电网络, 构成了石墨烯/柔性基体复合结构。常见的基体材料, 如高分子、纸、纺织布等, 都可制备这种类型的电极。 Cheng研讨组运用大孔径和高孔隙率的滤纸作为过滤介质, 选用真空抽滤法, 以石墨烯涣散液作为滤液, 得到了石墨烯/纤维素复合纸。在抽滤过程中,石墨烯进入滤纸内部, 受纤维素纤维的毛细效果力和表面官能团的一起效果而结实结合在其表面, 而且持续堆积填充在由纤维素纤维构成的三维网状孔隙内,终究构成一种具有石墨烯和纤维素双相三维交错结构的石墨烯/纤维素复合结构。在这种双相三维交错结构中, 纤维素纤维作为柔性三维骨架,为复合结构供给了杰出的力学功用和离子传输通道。 石墨烯薄膜及复合材料的柔性基体 为了进步活性物质在柔性电极中的份额, 石墨烯薄膜也可直接充任负极运用。选用真空抽滤等办法, 已可很多制备石墨烯薄膜。另一方面,石墨烯具有特殊的二维层状结构和丰厚的表面官能团, 也使得石墨烯薄膜具有高的可弯折和力学特性。石墨烯柔性电极的功用表征 电化学测验首要包含半电池的电化学功用和动态条件下的全电池电化学功用测验等. 现在大部分柔性电极都是拼装成扣子式半电池进行电化学功用的研讨,一起在静态条件下对其拉伸、剪切、弯折强度进行测验。 Ruoff研讨组具体研讨了GO薄膜的制造及拉伸、曲折等力学行为。Kim等人用气相化学堆积法制备了高品质石墨烯薄膜, 将石墨烯转移到PET基底上并包覆一层聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行力学功用测验,Cheng研讨组对石墨烯薄膜及石墨烯/纤维素复合纸进行了拉伸测验和重复弯折的试验。Cheng研讨组用泡沫Ni模板定向化学气相堆积制备了三维石墨烯泡沫,互连的网络状结构使其具有高的比表面积、高电导率和柔性。因石墨烯泡沫内存在褶皱和波纹。开展趋势猜测 综上所述, 柔性仍处于试验室研讨阶段, 现在首要会集在可弯折的柔性锂离子电池范畴。 得益于杰出的二维结构和力学特性,石墨烯有望作为柔性电极的中心材料得到广泛运用。虽然如此, 柔性电池依然处于开展的初期, 间隔实践运用仍有适当长的间隔。针对石墨烯柔性电极存在的首要问题,未来的开展方向可能会会集在以下几个方面: 柔性电极的力学功用增强及高可变形性，进步现有石墨烯复合柔性电极拉伸强度和抗弯折功用，解决方案可能将会集在：与碳纳米管复合、与聚合物或柔性基体复合、选用新式的电极结构规划。 具有自我修正才能的柔性电池; 快速充电才能的进步; 柔性电极制备新工艺的开发; 柔性锂离子电池器材拼装及规划。现在存在的问题首要包含: (1) 电解质的优化改善;(2) 柔性封装材料的开展;(3) 极耳与石墨烯柔性极片的衔接。极耳是锂离子电池极片与外电路衔接的重要组成部分,传统锂离子电池中一般选用金属铝和镍作为极耳。因为柔性锂离子电池一般选用碳基极片。 总结 跟着柔性电子产品的开展, 柔性锂离子电池作为其要害部件之一也备受瞩目。虽然近年来, 柔性锂离子电池用电极材料制备技能现已取得了巨大发展,但柔性锂离子电池的功用仍远远达不到传统锂离子电池的水平, 远不能满意实践运用的需求。得益于杰出的二维结构和力学特性,石墨烯有望作为柔性电极的中心材料得到广泛运用石墨烯薄膜直接作为柔性基体可以下降电极的质量, 进步电池的全体能量密度, 因而将具有更宽广的开展前景。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究员及其研究团队在低成本、高效储能电池方面的研究取得突破性进展。相关研究成果"Carbon-Coated Porous Aluminum Foil Anode for High-Rate,Long-Term Cycling Stability and High Energy Density Dual-Ion Batteries（基于碳包覆多孔铝箔负极的高倍率、长循环、高能量密度双离子电池）"已在线发表于著名材料期刊Advanced Materials上，并申请1项国际发明专利。 该团队于今年3月在著名能源材料期刊Advanced Energy Materials上发布了一项全新的铝-石墨双离子电池技术，该技术一经报道立刻受到了国际、国内媒体及同行的广泛关注。其工作原理有别于现有传统锂电，且以廉价的石墨作为正极，以铝箔同时作为负极和集流体。与常规锂电相比，该新型电池技术具有成本低、工作电压高、安全性好、能量密度高等明显优势。然而该电池技术的循环稳定性仍有待提升，尤其需要改善铝箔负极在充放电过程中的体积变化问题。 基于上述考虑，唐永炳研究员及其团队成员仝雪峰、张帆等人通过一种简单、可控的方法构筑了一种新型碳包覆多孔铝的复合负极材料。测试证明：这种新型多孔铝箔/碳复合负极能显著提高铝-石墨双离子电池的综合性能，特别是循环稳定性获得了大幅度提升。循环性能测试发现：电池在2C高倍率下（充电/放电时间约为30分钟）充放电循环1000次后容量保持率高达——90%，远高于目前国家标准（GB/T 18287-2013）对移动电话蓄电池循环寿命的指标要求；并且发现电池同时还具有优异的倍率特性，在3分钟内充满电时，其质量能量密度高达——200Wh/kg，是传统锂离子电池的2倍左右。实验证实：这种新型多孔铝箔/碳复合负极由于具有三维多孔导电网络，能有效缓解铝箔和锂离子合金化过程中产生的体积膨胀效应，并且能显著提高锂离子的迁移率，从而使电池具有快充快放的特点；而碳包覆层在缓解体积变化效应的同时还有助于形成稳定的固态电解质（SEI）膜，从而进一步提升了电池的循环寿命。该研究成果将有利推动新型铝-石墨双离子电池技术在新能源汽车、便携式电子产品等领域的应用。 该项研究得到了广东省创新科研团队、广东省科技计划项目、深圳市科技计划项目和国家自然科学基金等项目的资助。

离子交流进程是一种液－固系统的传质进程，在许多方面（如操作、设备及计算方法）都和吸附进程非常相似。吸附是用吸附剂单纯地吸附气体或溶液中的中性分子或离子，而离子交流则是用离子交流剂和溶液中的离子进行离子置换反响，因而，能够将其看做是特殊吸附进程。吸附剂和离子交流剂在结构上的一个特点是多孔性，具有巨大的内表面，而不同的则是离子交流剂具有能够和溶液中离子进行交流的活性基因。工业用吸附剂品种许多，如活性炭、氧化铝、硅胶、硅酸盐以及分子筛等。吸附现在多使用于有机溶剂的收回、气体的枯燥和净化、蒸汽或气体的别离、溶液的脱色和脱臭等方面。吸附的别离作用比其他别离操作，如蒸馏、吸收、结晶、枯燥等高的多。在冶金工业中，吸附操作首要用于贵金属的收回。例如，在的溶液中，用活性炭收回金和银，最终将活性炭焚烧以制得纯金属。离子交流在冶金方面的使用大致有以下3个方面：一、用于浓缩某些矿石的浸出液中的金属或收回残渣中的金属，例如，铀的增浓和别离、钴、镍、铜、铬、钒等的收回。二、用于别离湿法冶金操作中的金属。例如，稀土金属、锆和铪、钽和铌、铂族金属的别离等。三、用于进步不纯浓缩液的档次。例如，除掉溶液中的微量镍，以净化钴等。 离子交流操作设备一般分为触摸式和固定填充床两种。

以粗钨酸钠溶液为质料经过离子交流制取纯钨酸铵溶液的进程，属钨溶液净化领域。有阴离子交流树脂法及阳离子交流树脂法之分，用树脂从极稀溶液中吸附浓缩收回钨也属钨离子交流领域。 一、阴离子交流树脂法 又可细分为强碱性和弱碱性阴离子交流树脂法。 强碱性阴离子交流树脂法 1976年出书的《盖麦林无机化学手册》曾介绍过用这类离子交流树脂由钨酸钠溶液制取仲钨酸铵(APT)的办法，该手册以为此种出产办法在经济上并不合算。但我国在此刻却开端对这种办法进行实验研讨，并敏捷完成了工业化，一工厂选用此法年产APT 6000t。 (一)原理。有关阴离子对这类离子交流树脂亲和力的次序为WO42－≈MoO42－>AsO42－>PO42－>SiO32－>Cl－>OH－，当钨酸钠溶液经过离子交流树脂床时便发作交流(吸附)反响：2R4NCl+WO42－⇔(R4N)2WO)4＋2Cl－ 其他杂质离子AsO43－、PO43－、SiO32－；也可发作相同的交流反响，但因为WO42－的浓度极大地高于杂质阴离子浓度且其亲和势大，故当料液不断向下流经离子交流树脂床时，吸附在树脂上的杂质阴离子又被钨酸根离子置换下来，因为钼酸根离子与钨酸根离子对离子交流树脂亲和力根本相同，故此法不能除钼。当用浓的含Cl－溶液淋洗吸附有WO42－的离子交流树脂时，便发作吸附的逆反响——解吸，WO42－被置换进入溶液，离子交流树脂又康复为Cl－型，用于下一周期的交流。使用这一原理，在WO42－解吸之前可先用低浓度的含Cl－溶液淋洗离子交流树脂，使吸附在离子交流树脂上的杂质被优先解吸下来，解洗杂质的这一进程称为洗杂。当处理高质量精矿的碱性浸出液时，能够省去此作业。牌号为201×7的我国产离子交流树脂对钨酸钠溶液中的相关离子的吸附和解吸曲线示于图1及图2。图1  201×7树脂对相关离子的吸附曲线 1－SiO2；2－P；3－As；4－WO3；5～MoO (二)工艺 强碱阴离子交流树脂法的料液一般含WO315～25g／L，NaOH≤8g／L，Cl－≤0.7g／L。常用离子交流树脂为牌号201×7的强碱性季胺I型阴树脂，其骨架结构为乙烯一二交联聚合物。解吸剂一般选用含NH4OH 2mol／L与NH4Cl 5mol／L的混合溶液，NH4OH的效果在于坚持溶液的弱碱性，避免解吸进程中在柱内发作结晶。 离子交流工艺进程包含交流(吸附)、洗杂和解吸三个阶段。关于杂质含量低的料液可省去洗杂作业。交流进程完毕后用自来水将离子交流树脂床空地中的溶液顶出，其作业方法能够是正洗(自来水从柱上部往底部流)也能够是正洗与反洗(自来水从柱下部进入，从柱顶部流出)替换进行。最终再用无离子水选用正洗方法将离子交流树脂床洗净，以便下一步进行解吸。解吸完毕后相同需用水选用正洗、反洗替换方法将离子交流树脂床洗净，以便进行下一个周期作业。交流(吸附)线速度约为6～8m／h，解吸线速度约为1.8～2m／h。交流进程的砷、磷、硅、锡、氟的除掉率在90％以上，排出的交流后液含WO3小于0.1g／L，用于结晶制取APT产品的解吸顶峰液含WO3200g／L左右，交流进程钨的收回率在99％以上。图2  201×7树脂对相关离子的解吸曲线 1－As：2－P；3－SiO2 该法具有使钨酸钠转变为钨酸铵的一起还可除掉有害杂质的特色，但其除杂才能有限，水耗量也过大。 弱碱性阴离子交流树脂法 能够用弱碱性阴离子交流树脂从pH2.5～3.0的钨酸钠溶液中吸附钨，此刻钨以同多酸根方式存在。每克于离子交流树脂的WO3交流容量可达数千毫克，但因为杂质元素与钨酸根络合生成杂钨酸因而与钨一起被吸附，故不能起别离杂质的效果。WO3的吸附率可达99.9％，交流后液含WO3小于0.1g／L。吸附钨的离子交流树脂用pH2～2.5的酸性水洗刷，再用15％～25％的解吸。能够用NaOH溶液解吸。解吸WO3后的离子交流树脂用含60～80g／L的溶液再生。 二、阳离子交流树脂法 加拿大在半工业规划条件下使含WO3小于60g／L的钨酸钠溶液流经NH+4型阳离子交流树脂床，发作Na+和NH+4的交流，流出液即为钨酸铵溶液。离子交流树脂用含NH4Cl10％的溶液再生。此法不能除掉阴离子杂质。 三、特种树脂富集浓缩WO3 美国加利福尼亚州西尔斯(Searles)盐湖水中含WO3约7×10－3％，总量估量约7.7万t，相当于美国钨埋藏量的50％～60％。美国研讨了一种由8一羟基、乙二胺、间二酚和甲醛所构成的特种树脂用于从这种湖水中吸附收回钨，钨的吸附率达98％。先用含NH4Cl0.1mol／L的溶液淋洗负载树脂以洗脱共吸附的硼，再以含Na2CO3 0.5％的溶液解吸WO3从解吸液顶用铁离子沉积得人工钨精矿，这种人工钨精矿含WO344％。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队，联合中科院物理研究所研究员谷林，研发出具有核壳结构的铝 碳纳米球复合材料，并应用于高效、低成本双离子电池。这种新型结构有效解决了铝负极材料在充放电过程中的体积膨胀、循环性能差等问题。相关研究成果以Core–Shell Aluminum Carbon Nanospheres for Dual-Ion Batteries with Excellent Cycling Performance under High Rates为题，在线发表在Advanced Energy Materials上。图1核壳结构铝 碳纳米复合材料的设计、制备示意图图2所制备双离子电池在15C充放电速度下的长循环稳定性曲线 【研究内容】 随着便携式电子设备和电动汽车市场规模的发展，人们对高能量密度、低成本二次电池的需求日益迫切。目前，商用锂离子电池多采用石墨类负极材料，其理论比容量仅为372mAh/g，且压实密度较低，限制锂离子电池能量密度的进一步提升。通过与锂离子的合金化/去合金化反应，廉价金属负极通常具有更大的比容量，有望获得更高的能量密度。其中铝的理论比容量高达2234mAh/g（Li9Al4）,且储量丰富，价格低廉。然而，铝负极在电池反应过程中会产生一定的体积膨胀，导致材料粉化，从而影响电池的循环稳定性。 基于上述考虑，唐永炳研究团队研发出一种具有核壳结构的铝碳纳米球复合材料，并将其作为负极材料，天然石墨作为正极材料，研发出一种新型高效、低成本双离子二次电池。相对于传统锂离子电池，该新型二次储能电池具有更高的工作电压（平均放电电压为——4.2V），且环境友好。此外，由于核壳纳米结构有效缓解了铝负极在合金化过程中产生的体积膨胀，并获得了高度稳定的SEI膜，使该电池的循环稳定性大幅提升。研究结果表明，该新型电池在15C充放电速率下（4分钟充放电），循环1000圈后容量保持率高达94.6%；即使在功率密度高达3701W/kg时，该电池的能量密度仍有148Wh/kg，远高于大多数商用的锂离子电池。该成果对廉价金属负极材料的改性研究具有指导意义，有望促进基于廉价金属负极的高能量、低成本二次电池的快速发展。

第一套希金斯离子交换柱是由希金斯在美国橡树岭国立实验室发明的，如图1所示。图1  希金斯移动床离子变换柱 整个设备组成一个闭合回路。在吸附段，树脂向上移动，而浸出液与树脂呈逆流接触向下流动。同时淋洗液以逆流方向通过淋洗段。 操作时，浸出液与淋浸液间断进入塔内。每隔几分钟切换一次，此时淋洗后的树脂由脉冲进入吸附段下部。一个吸附周期约5～20min，这取决于吸附流速和浸出液铀浓度。吸附时，阀门A，B，C，D均关闭，可同时进行淋洗。吸附循环结束时，阀门A，B，C，D都打开，水在压力作用下通过阀门7进入脉冲段迫使树脂沿着回路向前移动，然后几个阀门又关闭，浸出液和淋洗液又可进液，吸附、淋洗循环又重新开始。树脂每次移动时间不到1min，因此，吸附淋洗时间比树脂移动时间大得多。 美国怀俄明矿物公司于1977年建造了两套直径为2.44m的这样的装置用于从铜矿浸出液中回收铀。两套装置处理能力为1727m3／h，浸出液铀浓度为6～7mg／L，流速可达到163m／h。由于流速很高，导致床层压力降很大，使凝胶型树脂破裂。为了克服这一缺点，将吸附段的长度从原来的2.44m减少为1.525m，吸附流速也从原来的163m／h减少到110m／h。同时将凝胶型树脂换成轫性更好的大孔树脂。饱和树脂用1.5mol／L硫酸淋洗，淋洗富液铀浓度为0.5～1.0gU3O8／L，进去萃取将铀富集到35gU3O8／L。由于树脂磨损严重和动力学减慢，据称每年更换的树脂为投入量的70%。尽管如此，希金斯移动床技术仍是离子交换技术的一个重大突破。

阳极氧化中，按正常工艺条件操作，避免在过高的电流密度和高温下操作，否则铝离子有可能会加速积累。　　为避免新配制的阳极氧化溶液因没有铝离子而影响所获膜层的质量，平时更换时最好采取局部更换，如留下l／3或1／4，使更换后的溶液中仍有适当浓度的铝离子存在，若原溶液因被污染而要全部更换的，则可采取以下方法提供一定数量的铝离子。 　　(1)通电处理。在新配制的溶液温度尚未降到工作温度之前，用废的铝制件或下脚料进行阳极氧化，高温时铝的溶解速度快，通过3～4h即能满足要求。 　　(2)添加铝粉。配制溶液时加入铝粉2～3g／L，也能满足要求。

离子交换技术除广泛应用在金属冶炼、化工生产、水处理、电力工业、化学及生物制备、食品加工、糖类精制、分析化学、环境保护、医药卫生及科研探索等领域外，还用于处理废液，及分析中用离子交换技术。利用在天然铀湿法冶金方面的技术优势，我们开发出大量实用的离子交换技术、离子交换设备和特种离子交换树脂，可用于有色金属和稀土元素的提取、分离、水的软化、去离子、脱碱、脱色、除氟化物、除有机物、除放射性、除铁、锰及氧等。　　        我们可提供的技术服务有： 　　        (1) 矿浆吸附技术; 　　        (2) 淋萃流程工艺技术; 　　        (3) 离子交换色层分离技术; 　　        (4) 饱和树脂再吸附技术;　　        (5) 多分部淋洗技术; 　　        (6) 固定床吸附塔技术; 　　        (7) 多层流化床吸附塔; 　　        (8) 密实移动床吸附塔; 　　        (9) 离子交换树脂合成技术;　　       (10) 特种离子交换树脂。

飞轮电池飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的。高技术型的飞轮用于储存电能，就很像标准电池。飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能(动能)到电能的转换。当飞轮电池出电的时，飞轮转速逐渐下降，飞轮电池的飞轮是在真空环境下运转的，转速极高(200000r/min)，使用的轴承为非接触式磁轴承。据称，飞轮电池比能可达150W•h/kg，比功率达5000～10000W/kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。

锂离子电池是20世纪90年代敏捷开展起来的新一代二次电池，广泛用于小型便携式电子通讯产品和电动交通工具。电池材料分为正极材料、负极材料、隔阂、电解液等。正极材料是制作锂离子电池的要害材料之一，占有电池本钱的25%以上，其功能直接影响了电池的各项功能指标，在锂离子电池中占有中心方位。 现在已产业化的锂离子电池用正极材料首要有钴酸锂、改性锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂。研讨发现，以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为代表的层状氧化镍钴锰系列材料(简称三元材料)较好地兼备了上述材料的长处，并在必定程度上补偿其缺乏，具有高比容量、循环功能安稳、本钱相对较低、安全功能较好等特色，被认为是用于混合型动力电源的抱负挑选，以及能替代LiCoO2的最佳正极材料。 三元材料的组成结构和特性 三元材料有着与LiCoO2类似的α-NaFeO2单相层状结构，其间，Li原子在3a方位，金属原子Ni、Co和Mn自在散布在金属层的3b方位，而O原子坐落6c位。 Ni是材料的首要活性物质之一，在充放电进程中，首要是Ni2+和Ni4+发作彼此转化。经过引进Ni，可进步材料的容量。 Co也是材料的首要活性物质之一，能很好地安稳材料的层状结构，一同Co3+的掺入能够按捺Ni2+进入Li+的3a方位，便于材料深度放电，然后进步了材料的放电容量。 Mn4+有着杰出的电化学慵懒，不同于Mn3+。Mn3+在材料充放电进程中会参加电极的氧化-复原反响，Mn4+在循环进程中不参加氧化-复原反响，使材料一直坚持着安稳的结构。 因而，层状结构的三元材料归纳了单一组分材料的长处，其功能优于单一组分，具有显着的三元协同效应。其根本物性和充放电渠道与LiCoO2附近，却又具有报价和环境友好优势，具有很好的市场前景。 三元材料的制备 三元材料中各元素的化学计量等到散布均匀程度是影响材料功能的要害因素，偏离了化学计量比或组成元素散布不均匀，都会导致材料中杂相的呈现。不同的制备办法对材料的功能影响较大。现在组成三元材料的办法首要有高温固相法、共沉积法、喷雾干燥法、水热法、溶胶凝胶法等。其间水热法和溶胶凝胶法因为受制备办法的约束，不适合于工业化出产。下面介绍完成产业化的几种制备办法。 高温固相法 高温固相法一般先将金属盐和锂盐按化学计量比以各种方式混合均匀，然后高温烧结直接得到产品。常用金属盐首要有金属氧化物、金属氢氧化物等。 共沉积法 共沉积法以沉积反响为根底，研讨证明，共沉积法是制备球形三元材料的最佳办法，也是现在工业化遍及选用的制备工艺。依据运用沉积剂的不同能够分为氢氧化物共沉积法、碳酸盐共沉积法。 喷雾干燥法 喷雾干燥法也是现在材料工业化制备比较看好的一种办法。该法制备的材料非常均匀，颗粒纤细，在材料的化学计量组成、描摹和粒径散布上具有优势，并且能够自动化操控，可连续出产，制备能力强。 三元材料的研讨现状 在曩昔的十几年间，镍钴锰三元材料已得到较为深入细致的研讨，功能水平不断进步。现在的研讨除了对镍钴锰三元材料动力电池的功能进行测验外，更多的是对镍钴锰三元材料进行改性，进一步进步材料的循环寿数和安全性。 不同组分的三元材料 除了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的研讨外，该系统其他计量比的正极材料也有必定的研讨成果。国海鹏等[5]制备了正极材料LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2并研讨了其功能，选用固相法得出了具有Co含量梯度的层状LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2。 三元材料与其他材料的混粉 三元材料和LiMn2O4混合用于锂离子动力电池正极，在商业上已有使用。混合材料不只能够满意动力电池安全性的需求，并且碱性较强的三元材料还能按捺电解液中微量对LiMn2O4的溶解效果，改进正极材料的高温功能。 核 - 壳结构的三元材料 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2具有较高的比容量，而LiNi0.5Mn0.5O2具有很好的热安稳性。将两种材料掺合到一同，构成一种核(Li-Ni0.8Co0.1Mn0.1O2)-壳(LiNi0.5Mn0.5O2)结构的三元材料，归纳了两种材料的长处，能有效地按捺材料中Co的溶解，进步循环安稳性。该材料在1C、3.0~4.3V、600次充放电后容量坚持率为96%，一同具有杰出的热安稳性。 结语 现有产业化的钴酸锂、改性锰酸锂和磷酸铁锂在根底研讨方面现已没有技能打破，其能量密度和各种首要技能指标现已挨近其使用极限，三元材料是未来研制和产业化的干流，依据其使用范畴的不同，分别向高密度化和高电压化开展。未来的开展方针是将三元材料的压实密度进步到3.9g/cm3以上，充电电压到达4.5V，可逆比容量到达200 mAh/g，电极能量密度比钴酸锂高25%，然后全面替代钴酸锂，成为小型通讯和小型动力范畴使用的干流正极材料。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队，联合中科院物理研究所研究员谷林，研发出具有核壳结构的铝@碳纳米球复合材料，并应用于高效、低成本双离子电池。这种新型结构有效解决了铝负极材料在充放电过程中的体积膨胀、循环性能差等问题。相关研究成果以Core–Shell Aluminum@Carbon Nanospheres for Dual-Ion Batteries with Excellent Cycling Performance under High Rates为题，在线发表在Advanced Energy Materials上。 随着便携式电子设备和电动汽车市场规模的发展，人们对高能量密度、低成本二次电池的需求日益迫切。目前，商用锂离子电池多采用石墨类负极材料，其理论比容量仅为372mAh/g，且压实密度较低，限制锂离子电池能量密度的进一步提升。通过与锂离子的合金化/去合金化反应，廉价金属负极通常具有更大的比容量，有望获得更高的能量密度。其中铝的理论比容量高达2234mAh/g（Li9Al4）, 且储量丰富，价格低廉。然而，铝负极在电池反应过程中会产生一定的体积膨胀，导致材料粉化，从而影响电池的循环稳定性。 基于上述考虑，唐永炳研究团队研发出一种具有核壳结构的铝@碳纳米球复合材料，并将其作为负极材料，天然石墨作为正极材料，研发出一种新型高效、低成本双离子二次电池。相对于传统锂离子电池，该新型二次储能电池具有更高的工作电压（平均放电电压为——4.2V），且环境友好。此外，由于核壳纳米结构有效缓解了铝负极在合金化过程中产生的体积膨胀，并获得了高度稳定的SEI膜，使该电池的循环稳定性大幅提升。研究结果表明，该新型电池在15C充放电速率下（4分钟充放电），循环1000圈后容量保持率高达94.6%；即使在功率密度高达3701W/kg时，该电池的能量密度仍有148Wh/kg，远高于大多数商用的锂离子电池。该成果对廉价金属负极材料的改性研究具有指导意义，有望促进基于廉价金属负极的高能量、低成本二次电池的快速发展。(a) 核壳结构铝@碳纳米复合材料的设计、制备示意图；(b)所制备双离子电池在15C充放电速度下的长循环稳定性曲线。

锌是一种灰色金属，密度7.14，熔点419.5℃，沸点911℃。在室温下性较脆，100～150℃时变软，超过200℃后又变脆。锌的化学性质活泼，在空气中表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步氧化。当温度达到225℃后，锌氧化激烈。燃烧时，发出蓝绿色火焰。锌易溶于酸，也易从溶液中置换金、银、铜等。 

一、观察询问 1、询问电池使用年限，是否长期搁置（长期搁置电池易发生严重硫化，可先采用小电流除硫）还是在用电池。有没有修复过，是否存在严重自放电的情况（若自放电严重，则需换电解液）。2、观察外观是否完好，是否有漏液，极柱是否损坏（这类电池可修，可不修）。电池内电解液是否干涸或已很少（可先补充1.28g/cm3比重的稀硫酸至上下水平线之间）。3、观察电池内部极板是否存在严重变形（发生这类情况可报废）。4、用比重吸取每个格内电解液，反复几次，观察电解液是否混浊（有些电解液较清的，要问清楚是否是客户自己补充过水或补充液）。二、初步检测 1、用比重计检测单格之间比重是否均衡。检测单格落后情况，一般单格落后严重的电池修复率比较低。2、将电池接在高频活化仪上（红色夹子接电池正极，黑色夹子接电池负极），打开活化电源开关，观察电压表指针变化：① 显示电池电压：调节电流旋钮（若电池电压低于6V，仪器会自动保护，此时可按下复位按键，再调节电流旋钮），观察电流表与电压表的变化。若电流不变化，电压升至很高40V左右，这类电池一般为严重硫化，可先采取小电流慢慢除硫修复。若电流可调至很大，可采用大电流对电池充电约三、四分钟，观察注液孔是否有烟雾冒出，若有则此电池可能汇流条已损坏，可考虑报废。② 显示活化仪输出电压（活化仪输出电压为48V左右），经过几分钟后电压没有下降情况的（排除活化线上的保险丝问题）可判断此电池断路。若电压缓慢下降，则此电池基本属于严重硫化。※ 综合上述因素，判断是否接收电池，接收后做客户登记，清洗电池外部。三、修复步骤 1、用高频活化仪采用0.1C的电流对电池进行充电（C表示电池容量，例如容量为50Ah的电池，则充电电流为：0.1×50=5A）。当电池电压充至14.7V时，此时用比重计检测单格酸比重，并记录下来。然后将电流调至0.05C进行脉冲除硫修复。10小时左右对电池的单格进行酸比重检测，若酸比重无变化，则可排除电池硫化故障。若酸比重上升但没达到要求（正常酸比重值为1.28g/cm3）则继续除硫修复，若长时间除硫后酸比重不变化且达不到要求，则需重新调配酸比重。若酸比重达到要求可停止脉冲除硫修复。※ 若电池通过除硫修复就修好的，且自放电不严重，则可以认为修复结束。2、电池经过上述操作后，若出现电解液严重混浊或是自放电严重（活性物质脱落沉积于底部造成的正负极搭接)，排除内部硬短路后。那么需要更换电解液来解决故障。首先采用C10（C表示电池容量，例如容量为50Ah的电池，则放电电流为：50÷10=5A）的放电电流将电池放电到0V，将电解液倒掉（可倒入装有石灰的塑料容器里，避免腐蚀及污染环境）。如果倒出的电解液中有颗粒状的褐色物质，则正极版活性物质脱落的很严重，这样的电池可直接报废。电解液倒出后，用开水清洗电池内部，直至倒出的水不在混浊，最后再用蒸馏水清洗一次。※ 有些电池装配的空间较紧，杂质沉淀在底部后从注液孔无法倒出，这时就需要在电池底部打孔。每一个格都是独立的，所以需要打六个孔（打孔时可先将内部电解液倒出一部分后，将杂质留于一角后进行）清洗完毕后挫出麻面，再用AB胶或其它耐酸的胶进行密封。24小时后再注入电解液。3、清洗完毕后，注入1.34g/cm3比重的电解液，然后用高频活化仪采用0.1C电流对电池进行充电至14.7V。然后调小电流至0.05C再充电10小时左右即可。充满电后测量每格酸比重是否符合要求，不符合的进行调配。4、静止一天后测量电池容量，合乎标准后，即可交客户使用。若还是存在自放电现象则可作为报废电池处理。

电化学储能技术是解决电动汽车与可再生能源并网发电的关键。以有机溶剂为电解液的锂离子电池在能量密度上具有优势，但存在安全隐患和锂资源有限的问题。与之相比，水系非锂离子（如钠离子、钾离子、锌离子、镁离子等）电池具有高安全和低成本等优点，在储能领域中具有重要应用前景。自2013年以来，中国科学院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室前瞻布局了非锂离子电池的新概念电池研究，在水系离子新概念电池基础研究上取得了系列进展 (Scientific Reports 2013, 3, 1946; ChemSusChem 2014, 7, 2295;Advanced Energy Materials 2015, 5, 1400930; Scientific Reports 2015, 5, 18263; Nature Communications 2016, 7, 11982)。但水系离子电池的循环寿命比较有限，一般小于1000次，难以满足规模储能的需要。2015年美国斯坦福大学教授戴宏杰在Nature (2015, 520, 324) 报道了一种新型铝离子电池，因其耐用、低可燃性及成本等特点，而引起学界和工业界的广泛关注。 受该工作启发，宁波材料所动力锂电池工程实验室开展了以石墨烯为电极的铝离子电池研究，近期研究工作以Large-sized few-layer graphene enables an ultrafast and long-life aluminum-ion battery 为题在线发表于《先进能源材料》（Advanced Energy Materials，DOI: 10.1002/aenm.201700034）。在该工作中，科研人员采用量产的多层石墨烯（由宁波墨西科技有限公司生产提供）为柔性正极、金属铝为负极、离子液体为电解液，构建出具有超长循环寿命和超高倍率性能的2 V铝离子电池。研究发现二维片状石墨类负极材料的厚度（层数）和横向尺寸均对AlCl4-离子的嵌入行为有重要影响。相对于层数达千层的鳞片石墨，多层石墨烯的层数极少（10层以下），可以显著降低AlCl4-离子嵌入和扩散的活化能，使得该电池具有超高的倍率性能，因此可在1分钟内完成充放电。另一方面，由更大尺寸的多层石墨烯制作的电极，由于具有更好的柔韧性和石墨化度，对AlCl4-离子的重复嵌入和脱出具有更强的耐受能力，从而让电池表现超长的循环寿命，充放电循环10000次后容量几乎无衰减。此外，该研究工作通过一系列的精细表征还进一步揭示了AlCl4-离子在多层石墨烯、石墨等二维石墨类正极材料的插层化学机制，即插层离子诱导的四阶和五阶结构变化机制。该研究工作不仅对铝离子电池中石墨类正极材料的选择具有重要指导意义，还对于发展实用化石墨烯基新型长寿命储能电池具有较大的学术价值。 上述研究工作得到了中科院重点部署项目(KGZD-EW-T08-2)、中科院青促会项目(2017341)、国家自然科学基金(51404233)和浙江省自然科学基金(LY15B030004)的资助。 该研究工作靠前作者张乐园目前正在美国德克萨斯大学奥斯汀分校攻读博士学位。

电池铅价的情况总是和它的原材料铅所密不可分的。因为汽车电池的主要原材料——铅价大涨，生产成本增加，缅甸汽车电池行业面临严峻挑战，生产商纷纷停产或减产。     目前，缅甸的铅价在3800-4000美元/吨左右，与去年8月份相比几乎翻了一倍，而废旧电池的回收价格也涨到480美元/吨左右。虽然近年缅甸的电池生产厂商增加较快，但绝大多数是中小规模的企业，产量较大的只有GP和Toyo 2家，他们中的大多数不掌握废铅回收技术，铅价太贵且难以买到已令其暂时减产或停产。     由于外国生产企业掌握废铅回收技术，电池铅价成本上升幅度较小。目前，缅甸生产的150安培的电池价格已达16万缅币，而从泰国进口的为16.7万缅币，在价格上本地产电池已没有竞争优势，因而许多消费者趋向选择进口产品。在规格上，今年多数消费者转向购买120安培电池，而不是往年热销的150安培电池。