摘要:在电池储能系统(BESS)中部署的锂离子电池(LIB)可以降低发电部门的碳强度并改善环境可持续性。这项研究的目的是使用生命周期评估(LCA)建模,使用来自同行评审的文献以及公共和私人资源的数据,以量化钴的供应链沿供应链沿供应链量化,这是许多类型的LIB中的关键组成部分。该研究试图了解在生命周期阶段的位置,环境影响最高,从而强调了可以提高自由链供应链可持续性的行动。该LCA的系统边界是摇篮到门的。影响评估遵循食谱中点(H)2016。我们假设一个30年的建模期,并在第3年,第7和14年结束时进行了增强,然后在第21年完全替换。在场景中使用了三个炼油厂(中国,加拿大和芬兰),一系列矿石等级(NMC111,NMC532,NMC532,NMC622,NMC811和NCA),以更好地估计其对生命周期的影响。的见解是,根据与矿石等级的逆权法关系,几乎所有途径的影响都会增加;在中国以外的精炼可以将全球变暖潜力(GWP)降低超过12%; GWP对NCA和其他NMC电池化学中使用的钴的影响分别比NMC111低63%和45-74%。按单分析进行分析,海洋和淡水生态毒性是突出的。对于0.3%的矿石等级,加拿大路线的GWP值以58%至65%的速度降低,而芬兰路线的GWP值则下降了71%至76%。统计分析表明,电池中的钴含量是最高的预测因子(R 2 = 0.988),其次是矿石等级(R 2 = 0.966)和精炼位置(R 2 = 0.766),当分别评估相关性时。这里提出的结果指向可以减少环境负担的地区,因此它们有助于政策和投资决策者。
摘要电子和离子运输控制锂离子电池(LIB)操作。在不同电荷状态下锂离子过渡金属氧化金属(LMOX)阴极中电子传输的操作研究可以评估LIB的健康状况及其性能的优化。我们报告了在离子门控晶体管(IGT)构造中在Operando中控制的不同电荷状态的Lib阴极材料中的Electronic运输。我们考虑了LINI 0.5 MN 0.3 CO 0.2 O 2(NMC532) - 和LIMN 1.5 Ni 0.5 O 4(LNMO)基于常规Lib Cathodes中的配方材料,在有机电解质LP30中运行,并在有机电解质LP30中运行(1M Lipf 6中的LIPF 6中的LIPF 6中:乙烯碳酸烯基碳酸盐:Dimethylyyy基碳酸盐碳酸盐碳酸盐1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:1:V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V/V)NMC532-和基于LNMO的阴极材料被用作转移通道材料,LP30用作离子门控培养基。超出了其对Lib的领域的影响,我们的工作将基于混合离子和电子传输(包括神经形态计算)的新型设备设计。
有许多因素可能会影响电池的降解行为,例如充电循环的数量或充电率。在这里,我们研究了工作温度对锂离子正极电极中微结构结构降解的影响。为此,微型结构的特征是在不同工作温度下在6C(10分钟)下循环的阴极,即20℃,30°C,30°C,40°C和50°C,每种工作条件扫描扫描电子显微镜(SEM)图像(SEM)图像的crossection Elector Simarcopoy(SEM)图像。5 mn 0。3 CO 0。2 O 2(NMC532)电极,以确定结构描述符,例如全局颗粒孔隙率,裂纹尺寸/长度/宽度/宽度分布,孔隙度以及单个颗粒的特定表面积分布。此外,已经部署了一种立体方法来研究局部粒子孔隙度,该孔隙度是距离粒子中心的距离的函数。结果表明,颗粒孔隙度随循环温度的升高而增加。粒子孔隙度在粒子中心最大,沿粒子半径降低至外部。粒子表面积在四个循环温度的老化条件下相似。
锂离子电池 (LIB) 是一种很有前途的电池技术,广泛应用于消费电子产品、电动汽车 (EV) 和固定式储能应用。LIB 回收是对已达到使用寿命的电池进行回收,以回收其内在材料,最好是将其带回制造供应链。回收这些电池是一个多阶段过程,包括收集、分类、拆卸、物理分离和精炼以回收内在材料等步骤。其中一些材料被归类为印度制造业的关键或战略材料,回收它们有助于缓解供应链风险并减少进口依赖。我们估计,到 2030 年,奥里萨邦可能产生约 6.6 千吨累计 LIB 废物,主要受电动汽车和电信塔等固定式储能应用以及消费电子产品的普及推动。为了提供更多信息,根据我们的分析,可以从这些 LIB 废物中回收大约 100 吨锂。一个汽车锂离子电池组(NMC532)可能包含大约 8 公斤锂(Castelvecchi 2021);因此,从这些废物中提取的 100 吨锂理论上可以为 12,500 辆汽车电池组供电。
基于电池总重量。根据报告的数据计算,Chang 研究小组通过使用内部铆钉实现了 131 Wh kg 1 (包括电池总重量)和 9.6 GPa 的弯曲模量。13然而,制造过程变得更加复杂。其他研究分别实现了 12.8 GPa 21 和 5.7 GPa 22 的拉伸模量,比能分别为 181.5 和 159 Wh kg 1,但仅包括活性电极材料的质量。如果包含其他组件(例如集电器、隔膜、电解质和包装),如此高的比能将显著下降(例如,40% – 60%)。在这项工作中,我们提出了一种准固体聚合物基电解质(QSPE),它具有适用于结构电池的良好结构和电化学性能。它由三官能丙烯酸酯单体和双盐电解质混合物组成,可在55°C的低温下进行热原位聚合。聚合后的电解质具有1.2 mS cm-1的良好离子电导率、176 MPa的弯曲模量和2.7 MPa的强度。因此,它可以有效地将负载从一层转移到另一层,而不会显著损害离子传输(图1A)。此外,这种电解质与NMC532正极和石墨负极都很稳定,因为我们在500次循环中实现了稳定循环,容量保持率为91%。采用这种QSPE和碳纤维织物/环氧复合材料封装,我们实现了显著提高的21.7 GPa的弯曲模量和184 MPa的弯曲强度,以及基于总电池质量的127 Wh kg-1的高比能。机械性能要低得多
项目 LMO NMC111 LFP NMC532 NMC622 NMC811 NCA 正极活性材料 2.36 1.78 2.06 1.72 1.50 1.27 1.38 炭黑 0.05 0.04 0.04 0.04 0.03 0.07 0.03 石墨 0.80 0.90 1.05 0.88 0.89 0.92 0.90 粘结剂(PVDF) 0.07 0.08 0.06 0.05 0.05 0.09 0.05 铜 0.44 0.33 0.47 0.31 0.29 0.28 0.26 铝 0.24 0.19 0.26 0.18 0.16 0.16 0.15 电解质:LiPF6 0.08 0.06 0.10 0.06 0.06 0.06 0.05 电解质:碳酸乙烯酯 0.21 0.18 0.29 0.16 0.16 0.16 0.15 电解质:碳酸二甲酯 0.21 0.18 0.29 0.16 0.16 0.16 0.15 塑料:聚丙烯 0.04 0.03 0.05 0.04 0.03 0.03 0.02 塑料:聚乙烯 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 塑料:聚对苯二甲酸乙二醇酯 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 电池小计 4.50 3.78 4.70 3.61 3.33 3.21 3.17 组件部件(不含电池) 铜 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 铝 0.20 0.18 0.23 0.17 0.16 0.16 0.15 塑料:聚乙烯 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 绝缘材料 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 电子部件 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 小计: 模块部件(不含电池) 0.22 0.20 0.25 0.19 0.19 0.19 0.18 电池组部件(不含模块)(千克) 铜 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 铝 0.47 0.44 0.52 0.43 0.42 0.42 0.41 钢 0.03 0.03 0.04 0.03 0.02 0.03 0.02 绝缘材料 0.02 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 冷却剂 0.11 0.12 0.15 0.12 0.12 0.12 0.13 电子部件0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 小计:包装部件(不含模块) 0.70 0.67 0.79 0.65 0.64 0.64 0.64
