洁净煤技术

作者：彭雪, 刘培艳, 夏铭, 刘媛媛

关键词：废旧锰酸锂,回收,二氧化锰,水系锌离子电池,正极材料

随着锂离子电池产业的快速发展,退役锂离子电池的回收利用问题已成为工业和学术界关注的热点。前人对废旧锂离子电池中有价值资源的回收做了大量研究,但将回收的锂离子电池材料直接转化为新型储能体系电极材料的研究鲜有报道。为实现退役电池的资源化再利用,可通过简单的H2SO4浸渍法,将废旧锂离子电池中锰酸锂(LiMn2O4)材料转化为MnO2,并用做水系锌离子电池正极材料。通过XRD、XPS、BET、SEM、CV、TEM、EIS以及电化学性能测试等表征方法,探究酸浸渍条件如温度、时间等对所制备MnO2形貌、结构和电化学性能的影响规律。结果表明:LiMn2O4材料经酸浸渍会发生歧化反应,使Li+和部分Mn2+从晶格中溶出,而浸渍温度对离子的溶出速度有显著影响。室温下,LiMn2O4晶格中离子的溶出速度较慢,可获得与其晶体结构相近的λ-MnO2材料;而水热条件下,高反应温度会加剧晶格中原子的振动,加快离子溶出速度,形成晶体结构更紧密且热力学更稳定的γ-MnO2和β-MnO2。电化学性能测试结果显示,具有纳米棒状形貌和较大比表面积的γ-MnO2材料,表现出较高的放电比容量和最优的循环稳定性,在0.3和3.0A/g电流密度下,其放电比容量分别为273.3和127.2mAh/g。在3.0A/g电流密度下,γ-MnO2材料经200、500和1000圈循环后,其容量保持率高达77.1%、65.7%和43.9%。此外,通过ex-XRD表征研究发现,该Zn//MnO2电池的电化学储能机理遵循H+/Zn2+共插入/脱出机制。

来源：2024年第02期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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