金山钴酸锂钴粉废料回收二次利用

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1钴酸锂存在的问题
由于正极材料本身的局限性，高电压下过量脱锂导致层状结构不稳定，产生体相结构变化，伴随着相变和体积变化，使得晶胞参数变化、晶界错位、应力变化、颗粒开裂，导致容量快速衰减；体相结构体积变化影响到表面结构变化，使得表面易产生裂纹，导致表面热稳定性减弱、金属溶解、析氧等；表面结构的变化伴随着界面副反应及氧的转移，使得电解液氧化、内阻增加、产气、热稳定及安全性能下降等，导致一系列宏观电池失效行为

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在高电压下相变的可逆程度是决定钴酸锂应用的关键，而期望用单一的方法解决高压钴酸锂的问题是不现实的。结合有效掺杂、共包覆、高压电解液及新功能隔膜配套使用来缓解钴酸锂电池内部失效，从而改善高压钴酸锂
体相掺杂能够稳定材料结构，抑制不可逆相变，提高材料循环性能。体相掺杂包含：(1)阳离子掺杂：阳离子通常指价态不正三价的离子，主要有锂空位、锂离子、镁离子、铝离子、锆离子等。A.R.West等[8]将镁离子引入到钴酸锂中

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目前，二价镁离子是工业生产成功掺杂元素之一。三价元素掺杂，主要分为无化学活性的硼、铝、铱，有化学活性的锰、镍、铬等元素。G.Cede r等[10]通过理论计算预测及实验证明铝离子能够有效提高钴酸锂在高压下的循环性能及降低成本。Gopukumar等[11]将锰离子掺杂高压钴酸锂中，并充电至4.5V，了锰离子在高压钴酸锂中应用的先河。三价元素掺杂铝离子是成功的一员，铝离子掺杂进入材料晶胞，取代钴离子的位置。

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ZhangJie Nan等从晶体结构、电子结构和材料亚微米尺度微观结构等不同维度对材料进行综合求证，为设计高电压、高容量正极材料提供了理论依据。多种元素共掺杂越发成为高压钴酸锂掺杂改性的一个发展方向。图5为同步辐射X射线三维成像技术揭示铝(a、d)，钴(b、e)及钛(c、f)元素在LiCoO2颗粒中的空间分布；(g)为可视化子域；(h)为子域和整个粒子作为一个整体的体积和表面积的量化；(i)为所有子域的体积分布

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(3)电子离子双导体包覆：电极是一种的电子离子导体，JoongSun Park等[17]发现AlWxFy是一种良好的电子离子导体，包覆钴酸锂在4.5V下具有电化学性能；(4)电子离子双绝缘包覆：常用的有镁、铝、钛、锆等氧化物。2016年XieMing等[18]发现，三氧化二铝包覆的样品，在4.7V下具有更加的电性能

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A.Yano等[19]发现在高电压循环下，三氧化二铝包覆钴酸锂能够抑制表层材料开裂，改善电性能。S.S.Jayasree等[20]发现，二氧化钛包覆样品在高电压下能够提高稳定性，改善倍率性能。多种元素共包覆也成为高压钴酸锂包覆改性的一个发展趋势。

除掺杂包覆外，高压电解液及功能隔膜的配套使用，也是提高材料循环稳定性的一种有效手段

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(1)晶胞结构：主要通过掺杂或共掺杂而实现调控，达到优化材料的能级结构/离子传输通道的目的，从而提升材料电子电导率/离子电导率或者结构稳定性，进而提升材料的倍率性能和高压循环性能等；

(2)一次颗粒的晶体形貌：通过控制合成条件改变晶体的优势生长方向、晶粒大小、晶粒堆积方式。这一层面的优化可以优化电化学活性/惰性界面的面积、应力释放路径、锂离子扩散路径，从而提升电池的倍率性能、循环稳定性和能量密度等

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