锂电池过充过放析铜析锂产气成分及原理！
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Small Methods：如何高效回收和应用废弃锂电池中的铜集流体？
由于锂离子电池资源稀少且分布广，加上电极原材料供应链的波动，我们不得不将锂离子电池（LIBs）排除在这种大规模储能设备的选择之外。对于这种大规模的存储应用，钠离子电池（SIB）将是一个理想的候选者，因为它具有巨大的资源储备且在地球上分布均匀。 尽管锂离子电池被广泛使用，但在锂离子电池回收技术和对当前的集流体、过渡金属、隔膜、石墨和锂金属的经济回收方面仍然存在严重的缺陷。目前，有关LIBs中集流体的回收和再利用方面的工作还很少，而且负极中的铜集流体在电池的总价格中占了相当大的份额。据报道，1平方米的高质量铜箔价格高达640美元。铜集流体的有效回收有利于降低活性材料的生产成本。 同时，只有在工业规模上进行回收才会有意义和经济效益，才使合成工艺非常可靠且具有应用前景。
另一方面，嵌入型负极因其体积膨胀小、稳定性好而取得了巨大的成功。然而，其有限的离子插入能力、较高的工作电位和迟滞动力学，使得它们不是理想的候选负极材料。而CuO是一种基于转换机制的负极，在放电过程中可以存储两个Na+离子，进一步增加能量密度， 其作为负极材料已被广泛研究和应用在LIBs和SIBs中。
近日，印度科学教育和研究学院Vanchiappan Aravindan等人 报道了一种简单而有效方法回收废弃LIBs中的铜集流体，并将其升级转化为钠离子电池的CuO负极。此外，将商业的羧甲基纤维素（CMC）和聚偏二氟乙烯（PVDF）粘结剂用在CuO电极中分别组装半电池（CuO-C和CuO-P）和全电池（CuO/Na3V2(PO4)2O2F@C，简称CuO/NVPOF），并进行了电化学研究评估其稳定性和容量，以探索这两种粘结剂对CuO电极性能的影响。该文章发表在国际知名期刊Small Methods 上。
图1. 回收废锂电池中的集流体并转化为CuO纳米颗粒的合成路线图。
【文章要点 】
要点1. 本研究通过开发一种新颖、高效和可扩展的方法，成功实现了将废弃锂电池中的铜集流体转换为CuO负极应用在SIB中。这种方法是一个理想的回收工艺，因为它不涉及任何高成本，高纯度的化学品，惰性气氛或敏感的技术的要求。
要点2. XRD证明所合成的CuO颗粒是高度结晶的；SEM图显示这些颗粒尺寸较小（约35 nm~138 nm）且连接成簇；TEM图显示这些CuO颗粒周期性排列且结晶性好。
要点3. CuO-C半电池在容量、容量保持和倍率性能方面均优于CuO-P半电池。在电流密度为1 A g−1时，CuO-C半电池的容量比CuO-P高出88%。CuO-P半电池的库伦效率（CE）很难达到90%以上，这是由于SEI层形成不当引起的副反应导致的，而CuO-C半电池仅在最初的5个循环内是这种情况。原位阻抗研究表明CuO-C半电池可以在第三个循环中形成一个合适的SEI层。
要点4. 在全电池条件下，CuO-P/NVPOF全电池展现出更好的容量保持率，从第二次循环开始库仑效率大于95%，而CuO-C/NVPOF全电池却很难维持90%以上的库仑效率。因此，对于转换型CuO，虽然CMC粘结剂能够支持其半电池性能，但PVDF粘结剂更适用于实际电池/全电池配置。
总之，这项工作强调了回收再利用废弃锂电池中铜集流体的重要性，并着重研究了不同粘结剂对于CuO负极性能的影响，为促进其他锂电池材料的回收再利用提供了重要的思路。
图2. CuO纳米颗粒的形貌和结构表征。
图3. CuO-C和CuO-P半电池的电化学性能。
图4. CuO-C半电池的原位阻抗图。
图5. CuO-P/NVPOF和CuO-C/NVPOF全电池的电化学性能。
图6. CuO-P/NVPOF和CuO-C/NVPOF全电池基于活性物质总质量（CuO质量和NVPOF的质量）的Ragone plots图。
Krishnan Subramanyan, Manohar Akshay, Yun-Sung Lee, and Vanchiappan Aravindan*, Fabrication of Na-Ion Full-Cells using Carbon-Coated Na3V2(PO4)2O2F Cathode with Conversion Type CuO Nanoparticles from Spent Li-Ion Batteries, Small Methods , 2022. https://doi.org/10.1002/smtd.202200257
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