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中国材料进展
中国材料进展

周廉

月刊

1674-3962

rml@c-nin.com

029-86226599

710016

西安市未央路96号

中国材料进展/Journal Materials ChinaCSCD北大核心CSTPCD
正式出版
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    退役NCM333正极材料热化学还原转化过程研究

    闫姝璇刘洪博陈湘萍杨鹰...
    369-373页
    查看更多>>摘要：锂离子电池日前的爆发式增长使之将在未来的 3～5 年内面临大量的"退役"问题.退役锂离子电池尤其是退役正极材料的高效、可持续的回收利用,是实现新能源产业碳达峰和碳中和目标的关键.主要研究了玉米秸秆对退役正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM333)中有价金属的热化学还原过程,通过调控转化高价金属,选择性回收金属盐及单质,避免传统回收过程中化学试剂的添加,同时利用退役正极材料中的过渡金属特性,对玉米秸秆进行催化重整产气.使用X射线衍射仪、X射线光电子能谱等仪器分析热解后的正极材料和玉米秸秆,结果表明,玉米秸秆热解、气化产生的还原性气体和生物碳破坏了正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 中的高价金属—氧键,降低Ni,Co和Mn的金属价态,同时将Li转化为Li2 CO3.不同的热解温度得到了不同的热解产物,较高的温度更易得到Ni-Co合金及MnO.热解还原过程中正极材料中的过渡金属对玉米秸秆热解来说是良好的催化剂,可以降低热解反应的所需温度,提升碳热反应的可能性,从而实现"废物+废物=资源"的目的.该工艺可以在不外加还原剂的情况下高效、高选择性和无污染地梯度回收有价金属,不仅提供了一条绿色可持续发展的退役锂离子电池回收路径,也为生物质的催化重整提供了一种成本低廉的催化剂的选择.

    退役锂离子电池生物质裂解热化学过程有价金属选择性分离

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    硫酸氢钾焙烧法回收NCM622正极材料中金属的研究

    祁万虎王大辉陈怀敬贾鹏升...
    374-379页
    查看更多>>摘要：高镍三元正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(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(KHSO4)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KHSO4的混合物在600℃焙烧0.5h后,Li,Ni,Co,Mn元素赋存形式不再以LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2存在,而是转变为LiKSO4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KHSO4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%.

    退役锂离子动力电池LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2KHSO4焙烧金属回收

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    废旧锂离子电池正极材料回收研究进展

    张宝梁祯张雁南孟奇...
    380-391页
    查看更多>>摘要：随着锂离子电池(lithium-ion batteries,LIBs)在电动汽车、3C电子产品和储能领域的大规模应用和产销量的日益剧增,其退役后带来的金属浪费和环境污染问题也日益突出.有必要大力开发绿色环保、高效低成本的废旧锂离子电池正极材料回收工艺,实现金属资源的周期性利用.回顾了废旧锂离子电池正极材料回收工艺的最新进展.概述了现有的回收工艺,详细介绍了预处理、火法冶金、湿法冶金、生物浸出和直接回收等回收工艺的研究现状.并通过对比分析现有技术存在的问题,综合讨论了各工艺的回收效率、安全性和经济价值.最后,展望了废旧锂离子电池正极材料回收再利用的前景和发展趋势,旨在为直接化、高值化、规模化的废旧锂电池回收再利用研究提供借鉴与参考.

    废旧锂离子电池正极材料预处理工艺回收工艺直接回收

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    锂电池回收产出的碳酸锂制备单水氢氧化锂工艺分析与探讨

    夏星王奉刚陈坚谢美求...
    392-397页
    查看更多>>摘要：锂元素的回收是电池回收工艺中的关键步骤,目前一般采用湿法浸出技术将有价元素从锂电池黑粉中转移到溶液中,然后经过除杂净化得到精制的硫酸锂溶液,加入碳酸钠制备成工业级碳酸锂或者碳酸锂粗品,再经精制除杂得到碳酸锂产品返回电池生产过程.随着氢氧化锂市场需求的提高,如何将碳酸锂经济高效地转化为氢氧化锂也成为重要环节.针对电池回收产生的工业级碳酸锂转化为氢氧化锂的工艺过程,详细分析了不同工艺路线的原料选择、工艺过程、产品及副产品产出以及能源消耗等关键因素,通过对比不同工艺路线的优劣势,总结出不同企业状态适用的工艺路线,旨在为优化生产流程、提高回收产业链附加值提供有价值的参考.研究结果将有助于指导电池回收企业在选择氢氧化锂生产工艺时作出决策,同时也为盐湖提锂和矿石提锂产生的碳酸锂生产氢氧化锂提供借鉴.

    废旧锂离子电池电池回收碳酸锂单水氢氧化锂制备工艺

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    低共熔溶剂浸出退役锂离子电池正极材料中金属元素的研究进展

    邸思何喜红文云鹏
    398-407页
    查看更多>>摘要：随着电动汽车及电子行业的快速发展,锂离子电池(lithium-ion batteries,LIBs)的生产量不断增加,由此导致退役LIBs的数量急剧增加.退役LIBs的正极材料中含有大量的Li,Co,Ni等高价值金属元素,对其高效回收可实现资源的循环利用.湿法技术是回收退役LIBs正极材料中金属元素的主要方法,浸出是该技术的一个关键环节.在众多的浸出剂中,低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)是一类清洁有效的绿色试剂,在浸出钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂等正极材料方面展现了良好的应用前景.按照氢键供体的结构,将浸出正极材料的DES分为5类:醇类、尿素及硫脲类、磺酸类、羧酸类和膦酸类.论述了各类DES浸出正极材料的性能和机理,比较了各类DES的优缺点,展望了DES在LIBs回收中的应用前景.

    低共熔溶剂锂离子电池正极材料浸出回收

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    Ni-Mn基多晶铁磁形状记忆合金的韧化

    马思遥张学习钱明芳贾政刚...
    408-419页
    查看更多>>摘要：固态制冷技术由于具有环保、高效、节能的特点,因而有望取代传统的气体压缩式制冷技术.在各种有竞争力的制冷剂中,Ni-Mn基铁磁形状记忆合金由于具有磁热效应、弹热效应、压热效应、磁阻、磁致应变等多功能特性而受到了人们的广泛关注.近年来,材料工程师及科学家们对Ni-Mn基磁形状记忆合金的热效应开展了一列深入的研究并取得了众多研究成果,但Ni-Mn基合金韧性较低,导致性能衰减快、循环稳定性差,限制了Ni-Mn基合金的应用.综述了传统的过渡族元素、稀土元素和类金属元素掺杂引起的固溶强化、第二相强化、细晶强化和晶界净化与修饰对Ni-Mn基合金韧性的影响规律,比较了不同方法在Ni-Mn基合金韧性增强方面的优缺点,归纳了近年来受到重视的尺寸效应和全d轨道杂化等强韧化机理,分析了轨道杂化途径存在的主要问题,展望了Ni-Mn基合金的研究和发展方向,对促进Ni-Mn基合金在功能器件等领域的应用具有重要的意义.

    铁磁形状记忆合金Ni-Mn-Ga合金韧化固体制冷弹热效应全d轨道杂化

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    金属空心球复合材料重力铸造工艺研究

    亓昌杨孟欣于晨崔丽萍...
    420-428页
    查看更多>>摘要：基于对金属空心球复合材料的结构分析,采用金属型重力铸造法制备金属空心球复合材料.介绍了金属空心球复合材料金属型重力铸造工艺流程,并设计了一种成本低廉、简易成型、且能多次使用的金属型模具,且对金属空心球复合材料进行了实验试制及材料验证.结果表明,采用金属型重力铸造法能够制备出孔壁结构完整且孔洞随机分布的金属空心球复合材料,能实现空心球单一设计与梯度设计;金属空心球复合材料基体与空心球壁组织较为致密,且形成了厚度为25～30μm的界面层;金属空心球复合材料的应力-应变曲线具有明显的弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段,且采用空心球梯度设计的金属空心球复合材料相较于空心球单一设计的金属空心球复合材料,其基本力学性能有明显的提升.最后,与传统的闭孔泡沫铝材料进行了对比分析,金属空心球复合材料整体稳定性更高,吸能效果更强.

    金属空心球复合材料重力铸造模具设计铸造工艺实验验证

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    铝基材料水解制氢技术研究进展

    周勇姬雄帅李航孙良...
    429-439页
    查看更多>>摘要：氢能是全球公认的清洁能源,被认为是化石能源的理想替代品,具有广泛的市场前景.铝价格低廉、密度较低且能量密度高,铝水解产氢是一种有效提供氢能的方法.简述了铝水反应的原理,介绍了目前国内外主流的3种铝基材料水解制氢技术(纯铝与酸碱溶液反应、机械球磨法制备铝基复合材料、熔铸法制备铝基低熔点合金)的研究进展,并探讨了不同技术的反应原理、不同添加物的作用机理,对比了各种技术的特点,提出熔铸法制备低熔点合金将成为日后研究的重点,最后对未来熔铸法制备铝基低熔点合金的前景进行了展望.

    氢能铝水反应低熔点相Al-Ga-In-Sn合金

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    可化学降解类聚烯烃材料的制备及性能研究

    张立国李武程岚军李有桂...
    440-447页
    查看更多>>摘要：聚烯烃(主要是聚乙烯和聚丙烯)是应用最为广泛的高分子材料之一,但其广泛的使用也带来了日益严重的环境污染,为人类生存和地球生态圈带来了前所未有的挑战.通过开环易位聚合(ROMP)的方法合成"类聚烯烃",合成步骤简单,在控制聚合物组成、分子量和分散性等方面具有显著优势,可以通过引入极性官能团合成对环境友好、绿色的可降解"类聚烯烃"材料.以二醇和十一烯酰氯为原料,合成了3种双烯酯类单体,在GrubbsⅡ催化剂的作用下分别与环辛烯(COE)、二聚环戊二烯(DCPD)生成热塑型和热固型2种类聚烯烃,并进行了结构表征和性能测试.研究结果表明,所合成的类聚烯烃材料的力学性能良好且可化学降解.

    类聚烯烃开环易位聚合(ROMP)化学降解热塑塑料热固塑料

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    低VOC麻纤维增强复合材料制备技术

    刘雪强李志刚潘国立
    448-456页
    查看更多>>摘要：麻纤维增强热塑性复合材料具有轻质、环保、耐冲击等特点,是极具附加值与潜力的材料.但传统麻纤维复合材料存在纤维分散不均、挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOC)大量释放等问题,制约了麻纤维复合材料的规模化应用.介绍了麻纤维固相共混热致复合的材料制备方法、麻纤维表面处理技术、麻纤维复合材料一步法制备技术、麻纤维热塑性复合材料一体化成型等制备工艺,并对天然麻纤维增强复合材料的规模化应用进行了展望.

    麻纤维固相共混脱胶界面改性挥发性有机化合物(VOC)

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