锂离子电池锂离子二次电池作为新型高电压、高能量密度的可充电电池，其独特的物理和电化学性能，具有广泛的民用和国防应用的前景。其突出的特点是：重量轻、储能大、无污染、无记忆效应、使用寿命长。在同体积重量情况下，锂电池的蓄电能力是镍氢电池的1.6倍，是镍镉电池的4倍，并且目前人类只开发利用了其理论电量的20%～30%，开发前景非常光明。同时它是一种真正的绿色环保电池，不会对环境造成污染，是目前最佳的能应用到电动车上的电池。我国从二十世纪九十年代开始开发和利用锂离子电池，至今已取得突破性进展，研制出了完全拥有自主知识产权的锂离子电池。

纵观人类前史，咱们现已阅历了两次工业革新，第一次是蒸汽机，第2次是电力。现在，咱们正在阅历第三次工业革新，即关于动力互联网与再生性动力的革新。 第三次工业革新有五大支柱 一、向不行再生动力转型; 二、将每一大洲的建筑转化为微型发电厂，以便就地搜集可再生动力; 三、在每一栋建筑物以及基础设施中运用氢和其他存储技能，以存储间歇式源; 四、运用互联网技能将每大洲的电力网转化为动力同享网络，调剂余缺，合理装备运用; 五、运输工具转向插电式以及燃料电池动力车，所需电源来自上述电网。 动力存储技能发展至今，针对不同的范畴、不同的需求，人们已提出和开发了多种储能技能来满意运用。全球储能技能主要有物理储能、化学储能(如钠硫电池、全钒液流电池、铅酸电池、锂离子电池、超级电容器等)、电磁储能和相变储能等几类。 锂离子电池原理 锂离子电池一般是运用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、运用非水电解质的电池。 充电时，正极的锂离子和电子分隔，锂离子在电池内部，穿过隔阂进入负极材料，电子经过充电机外部电路进入负极，和锂离子结合，停留在负极材料。 正极 正极材料：可选的正极材料许多，干流产品多选用锂铁磷酸盐。 正极反响：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 负极 负极材料：多选用石墨。新的研讨发现钛酸盐可能是更好的材料。 负极反响：放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。 简略来说，锂离子电池就是由正极材料、负极材料、电解液、隔阂和外壳组成的能量贮存设备。相比较而言，锂离子电池储能则是现在储能产品开发中最可行的技能道路。锂离子电池具有能量密度大、自放电小、没有回忆效应、工作温度规模宽、可快速充放电、运用寿命长、没有环境污染等长处，被称为绿色电池。此外，它的均匀输出电压高(约3.6V)，为Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍，输出功率大，充电效率高，第1次循环后基本上为100%。当下，在特斯拉、比亚迪、银隆等厂商推进下，锂离子电池成为储能干流电池技能的趋势越来越显着。 现在，在新动力范畴得到广泛运用的锂离子电池主要有三元锂电池、磷酸铁锂电池和钛酸锂电池。

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9月10日物理学家组织网报道称，美国华人科学家团队研制出一款基于水基电解液的新型锂离子电池，不仅电压首次达到笔记本电脑等家用电子产品所需的4伏标准，且能完全避免现有商用锂电池存在的着火和爆炸危险。尽管当前它的续航还不如传统材料，但研究人员希望可为进一步的研究奠定基础。市面上最常见的电池，仍然采用了两侧都有电极的锂离子方案。在充放电的过程中，粒子可在两极间来回移动。位于中间的电解质，可以帮助粒子的移动。然而大多数情况下，电解质都是由易燃的有机化学物质构成。马里兰大学工程师、兼研究合著者ChunshengWang表示：虽然有防火的水基电解质存在，但水并不是很活泼，因此这种安全电池通常也并不强劲。现有电子产品中，锂离子电池都使用非水性电解液。工作时，电池电压必须满足4伏标准，而在这个工作电压下水容易分解，所以锂电池常用有机溶剂作为电解液，但这类电解液易燃易爆，可能导致电子产品着火爆炸，存在极大安全隐患。 马里兰大学王春生团队联合美陆军研究实验室许康等科学家，合作开发出了这款升级版水基锂电池。研究人员设计出一种新型聚合物凝胶涂层，因其特殊的排水性，涂在电极上后，水分子无法靠近电极表面;首次充电后，凝胶分解形成稳定界面，将电极和电解液隔离，阻止水分子在工作电压下分解。该技术不仅提高了电池的储能和充放电性能，还完全规避了有机溶剂电解质易爆炸的危险。 虽然新电池的工作电压已达到商用水平，但与现有锂离子电池相比，还有很大的提升空间。比如，新电池的材料成本较高，且只能充放电50次到100次，要想具有商业竞争优势，充放电周期必须达到500次以上。 但不可否认的是，新电池背后的电化学处理方法，对钠离子电池、锂硫电池、锌镁多离子电池等电池技术，以及电镀和电化学合成等领域，具有重要借鉴意义。

导读 美国地舆查询估量，全球锂资源约为 3950 万公吨，而具有商业挖掘价值的锂储备量则仅为 1351.9 万公吨。在现在的工业情况下，这样的锂资源可用上超越300 年不成问题，但若是需求爆炸性生长，在一年 80万吨的情况下，不到 17 年就会竭尽。 动力问题 动力是支撑整个人类文明前进的物质基础。跟着社会经济的高速开展，人类社会对动力的依存度不断进步。现在，传统化石动力如煤、石油、天然气等为人类社会供应首要的动力。化石动力的消费不只使其日趋干涸，且对环境影响显着。因而，改动现有不合理的动力结构已成为人类社会可持续开展面对的首要问题现在，大力开展的风能、太阳能、潮汐能、地热能等均归于可再生清洁动力，因为其随机性、间歇性等特色，假如将其所发生的电能直接输入电网，会对电网发生很大的冲击。在这种局势下，开展高效快捷的储能技能以满意人类的动力需求成为国际规模内研讨热门。 锂离子电池 现在，储能办法首要分为机械储能、电化学储能、电磁储能和相变储能这四类。与其他储能办法比较，电化学储能技能具有效率高、出资少、运用安全、运用灵敏等特色，最契合当今动力的开展方向。电化学储能历史悠久，其间锂离子电池是开展较为老练的储能电池。 锂离子电池具有能量密度大、循环寿数长、作业电压高、无回忆效应、自放电小、作业温度规模宽等长处。但其依然存在许多问题，如电池安全、循环寿数和本钱问题等。并且跟着锂离子电池逐步运用于电动汽车，锂的需求量将大大添加，而锂的储量有限，且散布不均，这关于开展要求报价低廉、安全性高的智能电网和可再生动力大规模储能的长寿数储能电池来说，可能是一个瓶颈问题。因而，亟需开展下一代归纳效能优异的储能电池新系统。 钠离子电池 比较锂资源而言，钠储量非常丰厚，约占地壳储量的2.64%，且散布广泛、提炼简略。一起，钠和锂在元素周期表的同一主族，具有相似的物理化学性质，其根本的性质比照见表 1。 表1 与金属锂根本性质比照钠离子电池具有与锂离子电池相似的作业原理，运用钠离子在正负极之间嵌脱进程完成充放电。 充电时，Na+从正极脱出通过电解质嵌入负极，一起电子的补偿电荷经外电路供应到负极，确保正负极电荷平衡。放电时则相反，Na+从负极脱嵌，通过电解质嵌入正极。 在正常的充放电情况下，钠离子在正负极间的嵌入脱出不损坏电极材料的根本化学结构。从充放电可逆性看，钠离子电池反应是一种抱负的可逆反应。因而，开展针关于大规模储能运用的钠离子电池技能具有重要的战略意义。 钠离子电池优势 与锂离子电池比较，钠离子电池具有的优势： 1.钠盐原材料储量丰厚，报价低廉，选用铁锰镍基正极材料比较较锂离子电池三元正极材料，质料本钱下降一半; 2.因为钠盐特性，答应运用低浓度电解液(相同浓度电解液，钠盐电导率高于锂电解液20%左右)下降本钱; 3.钠离子不与铝构成合金，负极可选用铝箔作为集流体，能够进一步下降本钱8%左右，下降分量10%左右; 4.因为钠离子电池无过放电特性，答应钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh/kg，可与磷酸铁锂电池相媲美，可是其本钱优势显着，有望在大规模储能中替代传统铅酸电池。 钠离子电池存在的问题及解决办法 1.钠离子电池是一种有别于锂离子电池的电池系统，将锂离子电池电极材料直接运用到钠离子电池的研讨上是一种捷径。但寻觅新的具有高能量密度和功率密度的正极材料，一起寻觅在循环进程中体积改动小的负极材料，进步电池的循环稳定性，才是进步钠离子电池功能的重要途径，也是使钠离子电池提前运用到大规模储能的要害; 2.现在关于钠离子电池电极材料的组成办法比较单一，传统的固相法和凝胶溶胶法是首要的制备办法，且对电极材料的改性研讨较少。寻觅更简略高效的组成办法，一起对功能较好的材料进行改性研讨也是进步钠离子电池功能的一条途径; 3.安全问题是限制锂离子电池开展的重要因素，而钠离子电池相同面对安全问题。因而，大力开发新的电解液系统，研讨更为安全的凝胶态及全固态电解质是缓解钠离子电池安全问题的重要方向。 此外，钠离子的液态回忆这项难题现在也被霸占。(液态回忆：将液体形状改动，通过一段时间，本身会康复到之前的状况。) 跟着钠离子电池研讨的深化，将会开发出新的材料，电池的容量和电压将会进一步得到提高。钠离子较低的本钱，使得钠离子电池有望运用在智能电网或可再生动力的大规模储能中。

一、干法技能     干法是经过复原焙烧别离钴、铝，浸出别离钴和黑的一种锂离子电池收回处理办法。该办法将电池坚持在阻隔水分与空气的环境中，一般是在氮气或气环境中进行，将锂离子电池在高温下进行燃烧，别离出各种金属。温豪杰，等提出了高温焙烧收回金属钴的工艺。先对锂离子废旧电池进行放电处理，剥离外壳，收回金属材料；将电芯与焦炭、石灰石混合，投入焙烧中进行复原焙烧。有机物燃烧生成二氧化碳及其他气体，钴酸锂被复原为金属钴和氧化锂，氟和磷元素被沉渣固定，铝被氧化为Al2O3炉渣。大部分氧化锂以蒸气方式逸出，将其用水吸收，金属铜、锂、镍、等构成含碳合金，再用惯例湿法冶金技能进行深加工处理。干法工艺流程较短，进程中考虑了氟污染的防治，而且锂元素得以收回。     在国外，日本索尼和住友金属矿山公司合作开发出了从废旧锂离子电池中收回钴等元素的技能。先将电池燃烧，去除有机物，再挑选去除铁、铜后，将剩下粉末加热并溶于酸中，用有机溶媒提取氧化钴。     Churl Kyoung Lee，等先把废旧锂离子电池破碎，并在不同温度范围内进行热处理，将碳粉和粘合剂等可燃材料变为气体，留下LiCoO2。在恒温水浴（75℃）、液固体积质量比20L/g、硝酸浓度1mol/L、1.7%H2O2溶液中溶解LiCoO2，Co和Li的浸出率均到达85%。     干法工艺相对简略，不足之处是能耗较高，电解质溶液和电极中其他成分经过燃烧转变为CO2或其他有害成分，如P2O5等。燃烧除掉有机物的办法易引起大气污染，合金纯度较低，后续湿法冶金进程仍需一系列净化除杂进程。     二、湿法技能     湿法是以无机酸溶液将废旧电池中的各有价成分浸出后，再以络合交换法、碱煮－酸溶法、酸溶－萃取－沉积法等加以收回。     Zhang Pingwei，等用4mol/L溶液在80℃下浸出锂离子二次电池正极废料，Co、Li的浸出率均大于99%，之后用0.9mol/L的PC－88A（2－乙基已基磷酸－单－2乙基已基醚）萃取Co，反萃取后以硫酸钴方式收回钴。溶液中的锂经过参加饱满碳酸钠溶液，在100℃下沉积为碳酸锂得以收回，收回率挨近80%。Kudo Mistuhiko，等用酸浸出锂离子电池正极废料，往浸出液中参加金属，使Co2＋变成Co，然后加碱去除金属，获得金属Co。Hayashi，等用硫酸或浸出，在浸出液中参加碱金属碳酸盐，沉积物质经焙烧获得更纯的正极活性物质。Supasan，等用HNO3溶液浸出锂离子电池正极废料，往混合浸出液参加LiOH，使各金属生成氢氧化物沉积，沉积物经过滤并焙烧，得金属氧化物的混合物。     王晓峰，等先将电极材料在80℃的稀中溶解，滤去不溶物质后用调理pH=4，挑选性沉积出铝的氢氧化物，然后参加含NH4Cl的，调理pH至10左右，使钴、镍生成的合作物，再通入纯氧气把CO2+、Ni2+氧化为三价离子，并将溶液重复经过弱酸性阳离子交换树脂，对饱满树脂用不同浓度的硫酸铵溶液洗脱钴和镍，再用草酸盐从洗脱液中沉积钴和镍。申勇峰选用硫酸浸出－电解工艺收回钴。用10mol/L硫酸溶液，在70℃下浸出钴、锂，调理溶液pH至2.0～3.0，90℃鼓风拌和，中和水解脱除其间的杂质，再在55～60℃下以钛板作阳极，以钴片作阴极，以235A/m2电流密度电解，得到契合国家标准的电钴。钟海云，等从锂离子二次电池正极废料－铝钴膜中收回钴选用的是碱浸－酸溶－净化－沉钴的全湿法流程。先用100g/L的NaOH溶液浸出铝钴膜废料，制备氢氧化铝，再向剩下废猜中参加稀H2SO4和H2O2，酸溶后的溶液调pH至5.0净化除杂，然后参加草酸铵溶液淀钴，终究制得草酸钴产品。吴芳选用碱溶解电池材料，预先除掉约90%的铝，然后选用H2SO4＋H2O2系统浸出滤渣，浸出后的滤液中含有Fe2＋、Ca2＋、Mn2＋等杂质，用P2O4溶剂萃获得到钴和锂的混合液，然后用P507溶剂萃取别离钴、锂，反萃取后得到硫酸钴，萃液沉积收回碳酸锂，得到的碳酸锂到达零级产品要求，锂的一次收回率为76.5％。专利“从含钻下脚猜中高效提取钴化合物的新工艺”供给了另一条思路。将钴锰料在反响釜顶用工业硫酸溶解，去除不溶的有机物残渣后得到弄清的CoSO4、MnSO4混合溶液。将溶液参加到含有工业的化器中，坚持pH在9以上，反响必定时刻后用离心机将沉积别离，滤液送反响釜。向反响釜中参加NaOH溶液并加热至欢腾坚持5min。热沉的悬浮液冷却到60℃后用离心机别离出钴化合物。将钴化合物在反响釜顶用浓硫酸溶解并稀释、过滤得到硫酸钴弄清液。此弄清液送沉积槽，参加碳酸钠溶液调pH至8.0，使生成紫红色沉积，对此沉积拌和水洗数次，然后晒干得碱式碳酸钴产品。金泳勋，等研讨了选用浮选法从废旧锂离子电池中收回锂钴氧化物，但收回的锂钴氧化物含有石墨等杂质，不能用来制造锂离子电池。温豪杰，等选用碱浸－酸溶－净化－沉钻工艺收回锂离子电池正极废猜中的铝和钻，得到化学纯氢氧化铝，收回率为94.89%，以草酸钴方式收回钴，直收率为94.23%。     以湿法处理废旧锂离子电池，浸出液需求严厉净化，耗费许多电能，有机试剂也会对环境和人体健康有晦气影响，而且工艺流程长，对设备要求高，本钱高。现行的湿法工艺都较杂乱，资源收回率低，存在二次污染等问题。有研讨者提出的AEA工艺，虽有工艺简略、二次污染程度低、资源收回率高级优势，但其经济可行性还需进一步研讨。     McLaughlin提出，选用Toxco法（火法与湿法相结合），首先将抛弃材料在液氮中冷却，机械破碎后，参加去离子水，使锂与水反响生成氢氧化锂，并以此作为首要产品，但该法未述及对钴等其他元素的收回。     Kim，等对电极材料的直接修正进行了实验探究，但其处理功率还不能得到确保，而且修正之后的电极材料是否具有杰出的充放电和安全功能、是否可以直接用作锂离子电池的电极材料，还有待进一步考证。     总归，各国对抛弃锂离子电池的收回再生工艺研讨起步都较晚，而且因为锂离子电池对环境的污染相对其他电池品种较小、收回处理本钱高，所以一向没有高效、经济、环保的收回工艺，所以有必要寻求一种合理、有用、清洁的金属收回和资源使用途径。     三、生物浸出工艺     所谓微生物浸出就是用微生物将系统的有用组分转化为可溶化合物并挑选性地溶解出来，得到含金属的溶液，完成目标组分与杂质组分别离，得到含金属的溶液，完成目标组分与杂质组分别离，终究收回有用金属。生物浸出技能是生物、冶金、化学等多学科穿插技能，是一个杂乱的进程，包含细菌成长代谢的生物学、细菌与矿藏表面相互效果的表面化学、动力学等，化学氧化、生物氧化与原电池反响往往同时发生。其间微生物对细菌浸出的特殊效果一般认为有3种氧化机理：直接氧化反响、Fe3＋氧化硫化物的化学氧化反响、原电池反响。在这3种浸出机理中，微生物都起着至关重要的效果。生物浸出中的首要菌种有氧化硫杆菌、氧化铁杆菌、氧化铁硫杆菌和聚硫杆菌等，它们都归于自养菌，能成长在普通微生物难以生计的较强的酸性介质里，经过对S、Fe、N等无机化合物的氧化获得能量，从CO2中获得碳，从铵盐中获得氮来构成本身细胞。在许多酸性水域中都有这类杆菌成长，只需取回某各水来加以驯化、培育，即可接种于所要浸出的废渣中进行细菌浸出。这种办法具有低本钱、低能耗、无污染等长处，已在采矿工业中广泛使用。     生物浸出技能已成功使用于从低档次，难处理矿石中提取金属，使用于废水处理及从各种抛弃物如抛弃线路板、干电池、镍－镉电池等中收回金属，也是一个十分抢手的研讨课题。学习生物冶金技能，使微生物直接或直接参加废旧电池粉末中的二氧化锰的复原收回，二氧化锰的终究浸出率可达93％。与传统电池收回技能比较，其特殊优势在于环境友好，并可完成有机废物与废旧电池的综合治理。使用生物浸出技能处理抛弃锂离子电池的研讨才刚刚起步。辛宝平，等研讨了选用生物淋滤溶出法从抛弃锂离子电池中收回钴。先把废旧电池拆分并挑选，用含有微生物的溶液淋滤溶出废旧锂离子电池中的钴，调查了培育条件、质量浓度、开始pH值和电极材料参加量等对生物淋滤钴溶出的影响，并探讨了进步钴离子生物溶出功率的办法及工艺条件。选用氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌的混合菌液进行实验，关于锂离子电池中的钴，生物淋滤较之比化学浸出具有更高的溶出功率。国外最近也报导了选用嗜酸氧化铁硫杆菌浸出抛弃锂离子电池中的钴和锂的实验研讨结果。因为选用单一菌种，浸出率很低，未对其他金属的收回进行研讨，也未进行浸出机理及动力学方面的研讨。

前一阵子，浙江大学高超老师团队做出了优 秀的工作，即利用石墨烯做正极的高倍率性能、高循环寿命的铝离子电池，兼具柔性功能。工作发表在了期刊《SCIENCE ADVANCES》上。 一经推出，就得到了业内广泛的关注和讨论。有不少朋友都在询问该技术对于电池产业界的影响，大家非常关心该类电池技术，那正好今天就展开讲讲对铝离子电池的发展应用前景做一个简单的分析展望。 1、铝离子电池——能量密度能有多少？ 首先看看作者本人的摘要中对该电池的介绍。该工作的创新点在于，做了一种新型结构的3高3连续（3H3C）石墨烯膜正极，其具有高质量，取向性和局部通道，这样可以保证电子、离子传导以及足够的活性物质质量。该正极容量在1.1s充电时的容量为120mAh/g，25万次循环后容量保证率为91.7%，在高低温下工作性能出色，而且具有柔性。 不难看出，该石墨烯-铝金属的铝离子电池的高低温、柔性、倍率性能很优 秀，这当然很大程度利益于制备的石墨烯电极。然而摘要是一个突出亮点的地方，突出的成果都会在这里反应，可是在这里电池的几个重要的参数都没有说：比如体积能量密度、质量能量密度。 1）体积能量密度低的话，手机和汽车这两个电池zui为重要的领域中想要应用基本是没有希望的——空间非常有限，必须充分利用。而手机和汽车同样都在追求长续航，此时必须要求高的能量密度。 翻到文章第5页，看到了作者对自己电池性能的介绍：66Wh/kg（质量能量密度）。首先，66Wh/kg仍然是铝离子电池典型能量密度范围值40——65Wh/kg，这个数据比锂离子电池要低很多：磷酸铁锂100+Wh/kg，三元的接近200Wh/kg。以铝离子电池这样的能量密度在手机和汽车领域上用，基本也只能对准混合动力汽车了，而且插混都有点悬，手机则更难有希望。2）更大的问题在于全文都没有提及体积能量密度相关数据，考虑到该电池质量能量密度不高，使用的材料偏膨松（石墨烯等），其体积能量密度可能也很难达到三元类锂电池的1/3。因为该文作者并没有提到这方面的数据，因此笔者也只能基于已有数据和常识进行推断：体积能量密度数据很可能很难看。 在这里再强调一下体积能量密度的意义：如果造的电池不重，但是体积好大，携带装载也会有很大的问题，尤其是在移动储能用途中（手机、汽车）难以实用。而对于体积要求不太严格的固定式储能，体积庞大的储能方式可能会更合适，比如液流电池就是典型代表。 实际上，目前铝离子电池体系很难找到合适的正极材料，钒系化合物的容量和电压都不好看，石墨烯也只能是从矮子里拨将军，而电解液（只能用离子液体）等方面的限制也使得铝离子电池能量密度没有突破的迹象，因此目前的能量密度性能极大的限制了该技术的更广泛应用的可能性。 2.成本分析 综合以上两方面性能作者报出的数据，以及分析可以看出该电池可能更适合功率型场合，对于现有锂离子电池的取代潜力不是太大，对电容的威胁倒是不小，如果成本能做下来也可以去跟能量密度差不多的铅酸做竞争。 而在zui后作者也给出了一个自己的评价——主要针对capacitor-dominant high-power density energy storage system。总之就是针对高功率领域。体积能量密度从目前来说无从知晓，刚才也说到了如果成本能够做下来可能也会有一定的潜力。不过该体系用了几个材料：石墨烯、离子液体、铝金属。 石墨烯正极的原料为氧化石墨烯GO，将其涂成定向膜后再还原，zui后再在2850℃条件下处理才能得到zui终需要的材料，与生产石墨需要的处理温度相似。因此该工艺路线使用的石墨原料-石墨烯电极制备相当于要经过两次2850℃的处理，这肯定会增加对于炉体的要求、耗能方面的需求。 有人可能会问：为什么二次处理石墨烯时不能降低温度？答案简单：石墨烯如果是走的氧化还原路线，材料结构完美程度会受氧化影响遭受破坏，温和的还原条件是不足以解决问题的，需要高温才能使其有效回复；而如果使用石墨烯用的是其它方法，比如CVD、机械剥离，制备的材料的质量会很高，可能不用高温处理，但是这些方法的量产能力常常非常受限。两难之处就在于此。 另外离子液体的确也是比较重要的有发展前景的技术。然而对于铝离子电池来说，目前其技术似乎极其依靠离子液体，其目前存在粘度大、成本高等一系列的问题，这极大的加大了铝离子电池的成本。当然了，假以时日，在科研界和工业界的共同努力下，以后离子液体的确有很大的进步空间，应用前景值得期许。 因此总体来说，相比于现在常见的电池体系：锂电池、铅酸使用的材料都已经比较常规，可以做到稳定的量产，这对于（尤其是近年来）降低电池成本起到了相当大的支撑作用。但是对于铝离子电池体系来说，原料产业化、经济实用化的工作，还有相当多的工作要做。 3.你真的敢1.1s给电池充满电么？ 实际上这一类文章的槽点是共性的：如果真的要1s充满电，对于一个很小容量的实验室量级的电池自然是可以。而如果是手机电池呢？按10Wh一块1s充满的话，充电功率是36kW，大家回忆下自己初中物理学习到的计算发热量的焦耳定律，以及看看自己家电表，然后好好琢磨一下是否可行。 总结 铝离子电池技术的确有自己的特色，然而缺点也很明显。希望其在未来的发展中能够在能量密度、成本下降潜力方面实现突破，从而加速其实用化进程。

鳞片石墨是一种非金属矿物质，结晶完整，片薄且韧性好，物化性能优异，具有耐高温、耐氧化、抗腐蚀、导热、导电性能强等特有的物理、化学性能。 鳞片石墨的导电性比一般非金属矿高100倍，是运用范围极为广范的导电材料。其中，锂离子电池就是利用鳞片石墨粉的导电性进行工作的。 在锂离子电池材料中，负极材料是决定电池性能的关键。作为一种高结晶度的石墨材料，鳞片石墨的粒度直接影响电极比表面积和边缘碳原子所占的比例，这与首次充电时的不可逆比容量有很大的影响，所以鳞片石墨在电池中起到至关重要的作用。 一、鳞片石墨具有电子导电率高、锂离子扩散系数大、嵌埋容量高和嵌埋电位低等诸多优点，所以鳞片石墨是锂电池最重要的材料之一。 二、鳞片石墨可以使锂电池电压平稳，减小锂电池中的内阻，可以使电池中电量储存时间长。增加电池的利用时间。 三、鳞片石墨可以减少锂电池中鳞片石墨粉的用量，使电池成本大大降低。 综上所述，鳞片石墨对锂离子电池来说，不仅能够延长电池使用时间，促使电压平稳，增强导电率，还可降低电池成本。

我国的电池工业起源于20世纪20年代，发展到今日，电池年产量现已到达140亿只，占国际电池总产量的1／3。但因为办理和技能的两层原因，废旧电池的污染操控却严峻滞后，形成绝大多数废旧电池到处乱扔或随日子废物一同填埋，其间的重金属和酸碱等污染物，经过各种途径进入人的食物链。还有一部分废1日电池与日子废物一同燃烧填埋，对大气有严峻的污染。 电池中含有很多的有用金属。据有关资料核算，全国废干电池中每年可收回的有价金属数量可观，其间锰粉达109200t、锌皮38200t、铜600t、铁皮29600t、2.48t。度旧锌锰干电池中含有很多未发作反响的MnO2，和以其他形状存在的Mn。锰不只是电源重要的正极材料之一，也有恰当广泛的非电池用处。近年来，锰的非电池用处也在逐渐扩展，除在传统的冶金、精细化工、电池等领域外，在环境保护、先进电池材料、锰锌铁氧体、陶瓷材料等方面有了新的用处。因为锰具有很强的催化氧化／复原、离子交换和吸附才能，在经过恰当化学处理与成型后，是一种功能全面的优秀清水滤料，与常用的活性炭、沸石等清水滤料比较，具有更强的脱色和去除重金属的才能。因而从废1日锌锰干电池中将各种形状的锰收回运用，有着重要的环保含义和杰出的经济远景。 现在，许多发达国家已树立完好的废电池收回处理系统，处理办法首要有火法冶金收回法和湿法冶金收回法。国内一些研究者在此基础上，经过对传统办法的改善，并与实践出产相结合，提出一些具有发展远景的废电池综合运用新技能与工艺。从环保视点动身，现在的火法简单形成严峻的大气污染，湿法运用很多酸，本钱高，处理后的废液废渣简单对环境形成污染。针对现有办法的缺乏，提出运用离子膜矿浆电解的办法，将废旧干电池的正极材料在阴极室复原，制备出硫酸锰溶液，在阳极室将硫酸锰转化成二氧化锰或四氧化三锰。在此要点介绍废旧干电池的正极材料在阴极室复原浸出的工艺技能条件和浸出机理。 一、试验 （一）试剂与仪器 试验所需试剂硫酸锰(MnSO4)，(AgNO3)，硫酸( HgSO4)，硝酸（HNO3）等均为分析纯。精细超级恒温水槽DF－03，南京舫奥科技有限公司；数显电流表MB4206，陕西协力光电仪器有限公司：紫外可见分光光度计IU－1810，北京普析通用仪器有限责任公司。离子交换膜电解槽克己，阴阳极室体积均为800mL，运用钛镀钌作阳极，石墨作阴极，阴阳电极面积均为0.008m2。试验所用废旧干电池为华太牌5号电池，运用1.2中办法，测得其间的锰含量为35.0%。 （二）分析办法 称取0.5490g硫酸锰溶于约200mL去离子水中，加1.5mL浓硝酸，再定容至1000mL容量瓶中，则此溶液中锰离子浓度为0.2g/L。别离取标准试液0、1.5、2.5、5、7.5mL，硫酸锰于100mL锥形瓶中，向5个锥形瓶中各参加1mL－硫酸溶液，别离参加约50mL去离子水，1g过硫酸铵，在电炉上加热至有大气泡呈现，并持续1min，取下，放置1min后用冷水冷却。别离转移至100mL容量瓶中，摇匀，定容至刻度线，则5个容量瓶中锰离子的浓度别离为0、3.0、5.0、10.0、15.0mgL。用1cm比色皿于530nm波利益测定标准系列溶液的吸光度，得标准曲线如图1。 图1  硫酸锰标准曲线（三）试验办法 将若干废旧华太牌5号电池竖向剪开，剥掉外层锌皮，称取必定量研磨好的正极部分，按必定液固比，加到硫酸溶液中，对阴极室中电解液进行匀速拌和，在各要素条件下进行恒流电解，电解时刻90min，每隔15min取样3mL过滤，从中取样1mL，用去离子水稀释至100mL容量瓶中，测其吸光度，核算锰离子浓度。 二价锰离子浓度的校对公式如下：   式中  Cn＇－为校对的浓度；          Cn －为n时刻点的测得浓度；          V－为取样体积：          V0－承受池中承受液的总体积。          则M＝Cn＇×V 二、成果与评论 （一）电流密度的影响 别离在0.8、1.0、1.26、1.5 A下电解，锰离子浓度随电解时刻的改变、锰离子收回率和表观电流效率如图2、3。从图2能够看出，电流越低，浸出液中锰离 子浓度越小。在1.26A与1.5A电流条件下，锰离子浓度随浸出时刻的两条曲线根本重合，标明在1.26A条件下，锰离子的浸呈现已到达最大值，持续进步电流不能加速浸出速率，但使阴极过电位升高，析氢加剧，槽电压升高，故在后面的试验中电流均为1.26A。一起能够发现在电解的前15min，Mn2+浓度快速添加，标明此阶段Mn2+的浸出除电化学复原外，有化学浸出，并且化学浸出起到首要作用。随后锰离子浓度随电流密度和电解时刻简直按线性联系添加。在浸出15min后，能够以为化学浸出根本完毕，电化学反响开端起到主导作用。图2  不同电流下浓度随时刻的改变图3  不同电流密度下的表观电效与收回率 从表观电流效率与电流密度的联系能够看出，电解90min时，收回率随电流密度的升高增大，但表观电流效率随电流密度升高而下降，在119、150A/m2时，表观电流效率根本相同，如图3。当电流为0.8A时，电流效率＞100%。因为运用废旧电池，一部分Mn以MnOOH、Mn(OH)2等方式存在，溶液中浸出的Mn2+。并不都是由电解复原发作，恰当一部分是酸溶所造成的，假定化学浸出进行15 min完毕，随后以电化学复原为主，因而进行近似处理，即核算电流效率时，减去前15min浸出的锰量。0.8A时表观电流效率为128.3%，阐明很大一部分由酸浸出，而不是电化学复原。当电流到达1.5A时，因为阴极发作严峻析氢反响，表观电流效率开端下降。在电流为1.26A时，表观电流效率和收回率最高，因而在后续试验中电流均在1.26A条件下进行。 （二）硫酸浓度的影响 硫酸浓度影响化学浸出速率，添加电解液电导，下降槽电压，并对电流效率发作影响。 按液固比10∶1将磨细的正极部分参加不同浓度的硫酸溶液中，在1.26A恒流下进行电解试验，硫酸锰浓度随电解时刻改变的规则如图4。图4  不同酸度下锰浓度随时刻的改变 与图2类似，在电解15min时，锰离子浓度快速添加，且随酸度添加而增大，随后根本依照线性进步。由此阐明，酸度不只影响化学浸出速率，也能够进步电化学浸出速率。当电流密度相同，酸度由0.5mol/L增大到1.0mol/L，硫酸锰浓度逐渐增大并到达最大值，酸度持续增大时，浓度开端下降。一起能够得出，当反响进行15min后，因为电流相同，在不同硫酸浓度时浓度添加的速率根本相同，再次阐明化学浸出可溶性锰离子的反响根本能够在15min内完结。当酸度为1.0 mol/L时，复原浸出作用最佳。从电流效率和90min时的收回率也能够得到相同的定论，如图5。图5  不同酸度下的表观电效与收回率 从图5能够看出当酸度为1.0mol/L时，电流效率最大。酸度过高会发作较严峻的析氢反响，酸度过低也缺乏以浸出贱价锰氧化物，上述两种条件均可导致电流效率的下降。故挑选硫酸浓度1.0mol/L为阴极电解液。 （三）液固比的影响 别离称取67、80、100、133g混合均匀的磨细的正极部分，参加到1.0mol/L的硫酸溶液中，在1.26A恒流下进行电解，Mn2+浓度随电解时刻的改变规则如图6。图6  不同液固比时浓度随时刻的改变 从图中能够得出，当液固比太小时，因为化学浸出耗费的酸添加，使电解液中酸度下降，MnO2的复原速率下降，因而液固比6∶1时锰离子浓度最低，液固比太大时也不利于复原浸出，适宜的液固比为8∶1。图7  液固比不同的表观电流效率 图7为不同液固比条件下，表观电流效率随液固比大小的改变。在液固比为6∶1时，电流效率运高于100%，首要因为矿样量的添加，使化学浸出量大起伏进步，电化学浸出量相对下降。液固比8∶1与10∶1时的电流效率根本相同。液固比持续增大到12∶1时，电流效率快速下降，标明太大的液固比不利于电解复原。 （四）温度的影响 按液固比为8∶1，将磨细的正极部分参加浓度为1.0mol/L的硫酸溶液中，用恒温水槽保持电解液温度别离在20、35℃和40℃，在1.26A恒流下进行电解，试验成果如图8。从图中能够看出，在本试验的温度范围内，温度对浸出速率影响较小。图8  不同温度时锰浓度随时刻的改变 （五）浸出机理 依据一般固体浸出遵从的“未反响核减缩模型”，将不同电流、酸度的浸出率代入1－（1－α）1/3中，做1－（1－α）1/3与时刻的曲线，成果见图9与图10。图9  不同电流时浸出时刻与1－（1－α）1/3的联系图10  不同酸浓度时浸出时刻与1－（1－α）1/3的联系 由图9、10可得该浸出反响遵从“未反响核减缩模型”，生成物硫酸锰溶于水，固相二氧化锰的外形尺寸随反响的进行而减小直到消失。 若反响速度受化学反响操控，应契合：k＇t＝1－（1－α）1/3，若反响速度受界面扩散操控，应契合： K〃t＝1－2/3α－（1－α）2/3 。  将20℃和40℃浸出前1h的浸出率别离代入式1－（1－α）1/3和1－2/3α－（1－α）2/3中，对浸出时刻别离做曲线，成果标明均非线性联系。这阐明既不是界面扩散操控，也不是化学反响操控，估测应为混合操控。 将上述2个温度下浸出1h后的浸出率代入1－（1－α）1/3，与时刻有杰出线性联系，如图11所示，标明浸出速率应为化学反响操控。核算得两直线的斜率为0.0002、5 E－05，即为表观速度常数，将之代入Arrhenius公式： 1nK＝1nA－Ea/RT 式中K－表观速度常数：     Ea－浸出活化能；     T－反响绝对温度：     R－普适常数，8.314。 求出反响的活化能为52.5kJ／mol，这就进一步阐明浸出反响速率为化学反响操控。图11 不同浸出温度时浸出时刻与1－（1－α）1/3的联系 三、定论 （一）废旧干电池正极材料的离子膜矿浆电解浸出反响速率可由“未反响核减缩模型”来解说，浸出能够大致分为3个阶段：第一阶段根本在15min内完结，首要为可溶性锰化合物的硫酸浸出；第二阶段发作在浸出开端15min至1h之间，浸出反响的操控过程为混合操控；第三阶段发作在浸出反响1h后，浸出速率由化学反响操控，表观活化能为52.85 kJ／mol。 （二）经过单要素试验成果标明较佳条件为：电流密度150 A／m2，即电流1.26A，硫酸浓度1.0mol/L，液固比8∶1，温度20℃。在此条件下恒定电流通电90min，收回率为25.77%，表观电流效率为101.1%。

离子稀土发现、命名与提取工艺发明大解密稀土是稀土族元素的简称，人们往往将17种元素划归于稀土大家族。我国是稀土资源最丰富的国家，储量和 产量 均居世界首位。离子型稀土是我国特有的一种新型的稀土矿产资源。以其配分齐全、高附加值元素含量高、放射性比度低、高科技应用元素多、综合利用价值大"五大"突出优点，异军崛起，独占鳌头，并从某种意义上改变、促进和加速了世界高科技的进程。离子型稀土第二代提取工艺--"原地浸矿工艺"，于1996年荣获"八五"国家科技攻关重大成果奖，是国家"八五"科技攻关中"十大世界领先技术成果"之一，1997年荣获国家发明奖。该项研究成果1996年被中央电视台在新闻联播节目中予以报道，这是我国特有的离子型稀土自1970年发现、命名和二代提取工艺发明以来，在经历25年保密管理之后，首次向国内外的正式公开"亮相"。    离子型稀土的技术是我国完全拥有的自主知识产权。赣州 有色 冶金研究所是我国离子吸附型稀土矿的发现、命名和二代稀土提取工艺科技成果的主要享有单位。时任赣州 有色 冶金研究所分管科研副所长、后任所长的丁嘉榆同志，作为离子型稀土矿第二代提取工艺的发明及应用的主要参与者、领导者，对这一事件的历史发展进程有着刻骨铭心的记忆。应记者之约，丁嘉榆同志对这一历史事件进行了全面地、系统地回顾和总结。时至1970年，在过去长达175年的稀土矿产资源开发利用史中，人们发现自然界中含稀土元素及其化合物的矿物多达 200 种。但真正实际有工业利用价值的稀土矿物原料却为数不多，数量约十种左右。主要有独居石、铈硅石、氟碳铈矿、硅铍钇矿、磷钇矿、褐帘石、铌钇矿、黑稀金矿。但这些矿物中却大部份含有一定数量的铀或钍，而且稀土矿物均以固态、矿物相矿物性态存在，它们往往是与放射性元素共生或伴生 。    20世纪后期，随着世界范围内高科技及其工业化进程突飞猛进的发展，尤其是自20世纪80年代以来，全球范围内对中、重稀土元素的使用量激增，其中又特别是对钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、钇等稀土元素的需求量剧烈地增长。鉴于下述原因：一是在传统的稀土矿产资源中，上述大多数稀土元素的含量有限，获取稀土精矿较为困难；二是由于生产工艺的繁锁，流程很长，成本较高， 价格 昂贵，若得工业化应用，难度很大， 产量 也难以满足要求；三是根据传统稀土矿床资源赋存的特点，若希望在某一矿山，同时获得上述目标的元素，难能凑效，必然要开采多个、多种不同配分的稀土矿山，才有可能同时满足上述需求。显而易见，仅仅依靠对传统稀土资源的开发，势必难于满足现代高科技高速发展态势，对有关稀土元素的需求。因此，这种局势必然导致人们对稀土新资源的追求和探索，期望着能够获得高科技所需稀土资源的可靠保障。    其实早在20世纪60年代，我国就从战略的高度，认识到中、重稀土，尤其是重稀土资源在国防建设和国民经济建设中的重要作用。20世纪60年代中叶，原冶金工业部根据国家军工计划任务的安排，组织了南方重稀土资源科研大会战。旨在针对南方某矿围岩中，通过科技攻关，获得代号为"6号产品"的重稀土产品。经参战单位的协同攻关，已打通工艺流程，并拿出"6号产品"样品。但成本很高，工业化实施存在困难。然而接踵而至的"文革"，会战只好暂时中断。在几经周折，使用传统试验研究方法均遭失败的情况下，依然不惧艰难，百折不挠，坚持探索，努力攻关。经过艰苦的工作，抛弃了以往研究花岗岩风化壳稀土矿床的传统做法，创造性地采用稀土可溶性分析和矿浆树脂吸附等多种综合技术手段，精诚所至，金石为开，终于逐步地揭开了这种"不成矿"的"离子吸附型稀土矿"的奥秘。更多有关离子稀土的内容请查阅上海 有色 网

锂离子电池因其具有能量密度高、自放电流小、安全性高、可大电流充放电、循环次数多、寿命长等优点，越来越多地应用于手机、笔记本电脑、数码相机、电动汽车、航空航天、军事装备等多个领域。锂电池产业已经成为国民经济发展的重要产业方向之一。目前，锂离子电池正极材料分为以下几类：①具有层状结构的钴酸锂、镍酸锂正极材料;②具有尖晶石结构的锰酸锂正极材料;③具有橄榄石结构的磷酸铁锂正极材料;此外还有三元材料。磷酸铁锂正极材料的理论比容量为170mA/g，电压平台为3.7V，在全充电状态下具有良好的热稳定性、较小的吸湿性和优良的充放电循环性能，因此成为现今动力、储能锂离子电池领域研究和生产开发的重点。LiFePO4基本性能LiFePO4基本结构磷酸铁锂正极材料具有正交的橄榄石结构，pnma空间群，如图1所示。在晶体结构中，氧原子以稍微扭曲的六方紧密堆积的方式排列。Fe与Li分别位于氧原子八面体中心4c和4a位置，形成了FeO6和LiO6八面体。LiFePO4充放电原理磷酸铁锂电池充放电的过程是在LiFePO4与FePO4两相之间进行的，如图2所示，其具体机理为:在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱出。充电时，Li+从正极脱出，迁移到晶体表面，在电场力的作用下，经过电解液，然后穿过隔膜，经电解液迁移到负极晶体表面进而嵌入负极晶格，负极处于富锂状态。与此同时，电子经正极导电体流向正极电极，经外电路流向负极的集流体，再经负极导电体流到负极，使负极的电荷达到平衡。锂离子从正极脱出后，磷酸铁锂转化为磷酸铁;而放电过程则相反。其充放电反应式可表示成式(1)和式(2)充电时放电时LiFePO4改性由于磷酸铁锂正极材料本身较差的导电率和较低的锂离子扩散系数，国内外研究者在这些方面进行了大量的研究，也取得了一些很好的效果。其改性研究主要在3个方面:掺杂法、包覆法和材料纳米化。掺杂法掺杂法主要是指在磷酸铁锂晶格中的阳离子位置掺杂一些导电性好的金属离子，改变晶粒的大小，造成材料的晶格缺陷，从而提高晶粒内电子的导电率以及锂离子的扩散速率，进而达到提高LiFeP04材料性能的目的。目前，掺杂的金属离子主要有T14+、CO2+、Zn2+、Mn2+、La2+、V3+、Mg2+。包覆法在LiFeP04材料表面包覆碳是提高电子电导率的一种有效方法，碳可以起到以下几个方面的作用：①抑制LiFeP04晶粒的长大，增大比表面积;②增强粒子间和表面电子的导电率，减少电池极化的发生;③起到还原剂的作用，避免Fe的生成，提高产品纯度;④充当成核剂，减小产物的粒径;⑤吸附并保持电解液的稳定。材料纳米化相较在导电性方面的限制，锂离子在磷酸铁锂材料中的扩散是电池放电的最主要也是决定性的控制步骤。由于LiFeP04的橄榄石结构，决定了锂离子的扩散通道是一维的，因此可以减小颗粒的粒径来缩短锂离子扩散路径，从而达到改善锂离子扩散速率的问题。纳米材料的优点主要有：①纳米材料具有高比表面积，增大了反应界面并可以提供更多的扩散通道;②材料的缺陷和微孔多，理论储锂容量高;③因纳米离子的小尺寸效应，减少了锂离子嵌入脱出深度和行程;④聚集的纳米粒子的间隙缓解了锂离子在脱嵌时的应力，提高了循环寿命;⑤纳米材料的超塑性和蠕变性，使其具有较强的体积变化承受能力，而且可以降低聚合物电解质的玻璃化转变温度。Ren等对纳米化的磷酸铁锂制备进行了详细的研究，他们利用亲水性的碳纳米颗粒作为模型制备出介孔磷酸铁锂正极材料。发现其具有亚微米大小的颗粒中心在2.9nm和30nm的双峰孔分布，介孔的引入也有利于电解质的流动和锂离子的扩散。在1C倍率下，放电比容量为137mA·h/g。在30C高倍率充放电后，材料的容量仍能恢复到160mA·h/g。可以看出纳米化的磷酸铁锂电化学性能得到了显著地提升。从长杰等利用液相沉淀法合成了纳米级磷酸铁，并以此为铁源，通过碳热还原技术制备了粒径均匀的纳米级球形磷酸铁锂正极材料。经分析检验结果表明，材料的首次放电比容量达161.8mA·h/g，库仑效率为98.3%，室温下在0.2℃、0.5℃,1℃, 2℃及5℃倍率充放电其首次放电比容量分别为156.5mA·h/g, 144mA·h/g,138.9mA·h/g,125.6mA·h/g和105.7mA·h/g，材料具有较好的电化学性能。Chen等以偏磷酸亚铁和石墨的纳米层状模板，通过水热法制备出拥有纳米层状形态的LiFeP04颗粒。通过SEM分析，尽管原纳米层模板LiFeP04纳米层模板之间存在差异，但最终得到的LiFeP04模板的纳米层状态保存完好。拉曼光谱表明，原纳米有机基团的分层模板成功地转换成细小的具有有序石墨结构的碳颗粒，并很好地分散在层状LiFeP04颗粒之间。经使用循环伏安法和电阻抗法评估，锂离子扩散系数分别是1.5X10-11cm2/s和3.1X10-13cm2/s，而电子电导率为3.28mS/cm，远远高于普LiFeP04的电导率(结语采用离子掺杂、包覆、材料纳米化3种改性方法对磷酸铁锂正极材料在电导率低、锂离子扩散速率慢、低温放电性能差等方面的不足有很大的改进。其中离子掺杂通过掺杂导电性好的离子，改变了颗粒大小，造成材料的晶格缺陷，从而提高了材料电子的电导率和锂离子的扩散率;包覆主要以碳包覆为主，抑制LiFeP04晶粒的长大，增大了比表面积，从而增强粒子间和表面电子的导电率;材料的纳米化一方面增大了材料的比表面积，为界面反应提供更多的扩散通道，另一方面，缩短了离子扩散的距离，减小了锂离子在脱嵌时的应力，提高循环寿命。此外，磷酸铁锂正极材料改性方面仍存在一些不足，如离子掺杂改进材料的导电率和锂离子扩散速率方面仍存在分歧;纳米材料的制备工艺、生产成本要求较高;此外，除了考虑实验室条件下的可行性研究外，还要考虑大规模工业化的生产要求，这些都有待于进一步研究。因此，通过以上方法来全面提高磷酸铁锂的综合性能仍然是当前和今后该领域研究和应用的主要发展方向之一。文章选自：《化工进展》 作者：张克宇，姚耀春

为了满意日益增长的对电子产品小型化、多样性和可变性的需求, 柔性可穿戴的便携式电子产品成为未来开展的趋势。近年来,可卷绕式显示屏的面世及电子衬衫和卷屏手机等柔性电子产品概念的提出，引发了科研作业者对柔性电子技能的研讨热潮。柔性电子技能行将带来新一轮电子技能,并将对社会生活方式及习气发生性影响。柔性电化学储能材料不只需求接受电池、电容器材料自身在电化学过程中引起的体积改变,一起还需求器材在机械变形条件下也可以正常作业。 石墨烯基柔性锂离子 电池材料开展现状 柔性锂离子电池是锂离子电池范畴的新式研讨方向之一, 现在仍处于试验室研讨阶段。开展柔性锂离子电池的首要困难在于怎么取得高功用的柔性电极极片。 石墨烯也具有很高的电导率和热导率、优异的电化学功用以及易功用化的表面, 一起简单加工构成柔性薄膜。因而,石墨烯被认为是一种极具潜力的先进柔性电化学储能材料。 石墨烯在可弯折柔性锂离子电池中的运用首要包含2个方面: 石墨烯作为导电增强相, 凭借高分子、纸、纺织布供给柔性骨架, 以进步柔性极片的电子导电特性, 取得复合导电基体, 并担载活性物质; 石墨烯或其复合材料直接作为柔性基体或柔性电极。石墨烯/柔性基体复合结构 石墨烯具有很高的电子电导率, 可选用喷涂、滋润、涂覆等不同办法, 将石墨烯附着于各类柔性基底上, 运用基底供给柔性支撑,供给力学功用,石墨烯供给导电网络, 构成了石墨烯/柔性基体复合结构。常见的基体材料, 如高分子、纸、纺织布等, 都可制备这种类型的电极。 Cheng研讨组运用大孔径和高孔隙率的滤纸作为过滤介质, 选用真空抽滤法, 以石墨烯涣散液作为滤液, 得到了石墨烯/纤维素复合纸。在抽滤过程中,石墨烯进入滤纸内部, 受纤维素纤维的毛细效果力和表面官能团的一起效果而结实结合在其表面, 而且持续堆积填充在由纤维素纤维构成的三维网状孔隙内,终究构成一种具有石墨烯和纤维素双相三维交错结构的石墨烯/纤维素复合结构。在这种双相三维交错结构中, 纤维素纤维作为柔性三维骨架,为复合结构供给了杰出的力学功用和离子传输通道。 石墨烯薄膜及复合材料的柔性基体 为了进步活性物质在柔性电极中的份额, 石墨烯薄膜也可直接充任负极运用。选用真空抽滤等办法, 已可很多制备石墨烯薄膜。另一方面,石墨烯具有特殊的二维层状结构和丰厚的表面官能团, 也使得石墨烯薄膜具有高的可弯折和力学特性。石墨烯柔性电极的功用表征 电化学测验首要包含半电池的电化学功用和动态条件下的全电池电化学功用测验等. 现在大部分柔性电极都是拼装成扣子式半电池进行电化学功用的研讨,一起在静态条件下对其拉伸、剪切、弯折强度进行测验。 Ruoff研讨组具体研讨了GO薄膜的制造及拉伸、曲折等力学行为。Kim等人用气相化学堆积法制备了高品质石墨烯薄膜, 将石墨烯转移到PET基底上并包覆一层聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行力学功用测验,Cheng研讨组对石墨烯薄膜及石墨烯/纤维素复合纸进行了拉伸测验和重复弯折的试验。Cheng研讨组用泡沫Ni模板定向化学气相堆积制备了三维石墨烯泡沫,互连的网络状结构使其具有高的比表面积、高电导率和柔性。因石墨烯泡沫内存在褶皱和波纹。开展趋势猜测 综上所述, 柔性仍处于试验室研讨阶段, 现在首要会集在可弯折的柔性锂离子电池范畴。 得益于杰出的二维结构和力学特性,石墨烯有望作为柔性电极的中心材料得到广泛运用。虽然如此, 柔性电池依然处于开展的初期, 间隔实践运用仍有适当长的间隔。针对石墨烯柔性电极存在的首要问题,未来的开展方向可能会会集在以下几个方面: 柔性电极的力学功用增强及高可变形性，进步现有石墨烯复合柔性电极拉伸强度和抗弯折功用，解决方案可能将会集在：与碳纳米管复合、与聚合物或柔性基体复合、选用新式的电极结构规划。 具有自我修正才能的柔性电池; 快速充电才能的进步; 柔性电极制备新工艺的开发; 柔性锂离子电池器材拼装及规划。现在存在的问题首要包含: (1) 电解质的优化改善;(2) 柔性封装材料的开展;(3) 极耳与石墨烯柔性极片的衔接。极耳是锂离子电池极片与外电路衔接的重要组成部分,传统锂离子电池中一般选用金属铝和镍作为极耳。因为柔性锂离子电池一般选用碳基极片。 总结 跟着柔性电子产品的开展, 柔性锂离子电池作为其要害部件之一也备受瞩目。虽然近年来, 柔性锂离子电池用电极材料制备技能现已取得了巨大发展,但柔性锂离子电池的功用仍远远达不到传统锂离子电池的水平, 远不能满意实践运用的需求。得益于杰出的二维结构和力学特性,石墨烯有望作为柔性电极的中心材料得到广泛运用石墨烯薄膜直接作为柔性基体可以下降电极的质量, 进步电池的全体能量密度, 因而将具有更宽广的开展前景。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究员及其研究团队在低成本、高效储能电池方面的研究取得突破性进展。相关研究成果"Carbon-Coated Porous Aluminum Foil Anode for High-Rate,Long-Term Cycling Stability and High Energy Density Dual-Ion Batteries（基于碳包覆多孔铝箔负极的高倍率、长循环、高能量密度双离子电池）"已在线发表于著名材料期刊Advanced Materials上，并申请1项国际发明专利。 该团队于今年3月在著名能源材料期刊Advanced Energy Materials上发布了一项全新的铝-石墨双离子电池技术，该技术一经报道立刻受到了国际、国内媒体及同行的广泛关注。其工作原理有别于现有传统锂电，且以廉价的石墨作为正极，以铝箔同时作为负极和集流体。与常规锂电相比，该新型电池技术具有成本低、工作电压高、安全性好、能量密度高等明显优势。然而该电池技术的循环稳定性仍有待提升，尤其需要改善铝箔负极在充放电过程中的体积变化问题。 基于上述考虑，唐永炳研究员及其团队成员仝雪峰、张帆等人通过一种简单、可控的方法构筑了一种新型碳包覆多孔铝的复合负极材料。测试证明：这种新型多孔铝箔/碳复合负极能显著提高铝-石墨双离子电池的综合性能，特别是循环稳定性获得了大幅度提升。循环性能测试发现：电池在2C高倍率下（充电/放电时间约为30分钟）充放电循环1000次后容量保持率高达——90%，远高于目前国家标准（GB/T 18287-2013）对移动电话蓄电池循环寿命的指标要求；并且发现电池同时还具有优异的倍率特性，在3分钟内充满电时，其质量能量密度高达——200Wh/kg，是传统锂离子电池的2倍左右。实验证实：这种新型多孔铝箔/碳复合负极由于具有三维多孔导电网络，能有效缓解铝箔和锂离子合金化过程中产生的体积膨胀效应，并且能显著提高锂离子的迁移率，从而使电池具有快充快放的特点；而碳包覆层在缓解体积变化效应的同时还有助于形成稳定的固态电解质（SEI）膜，从而进一步提升了电池的循环寿命。该研究成果将有利推动新型铝-石墨双离子电池技术在新能源汽车、便携式电子产品等领域的应用。 该项研究得到了广东省创新科研团队、广东省科技计划项目、深圳市科技计划项目和国家自然科学基金等项目的资助。

离子交流进程是一种液－固系统的传质进程，在许多方面（如操作、设备及计算方法）都和吸附进程非常相似。吸附是用吸附剂单纯地吸附气体或溶液中的中性分子或离子，而离子交流则是用离子交流剂和溶液中的离子进行离子置换反响，因而，能够将其看做是特殊吸附进程。吸附剂和离子交流剂在结构上的一个特点是多孔性，具有巨大的内表面，而不同的则是离子交流剂具有能够和溶液中离子进行交流的活性基因。工业用吸附剂品种许多，如活性炭、氧化铝、硅胶、硅酸盐以及分子筛等。吸附现在多使用于有机溶剂的收回、气体的枯燥和净化、蒸汽或气体的别离、溶液的脱色和脱臭等方面。吸附的别离作用比其他别离操作，如蒸馏、吸收、结晶、枯燥等高的多。在冶金工业中，吸附操作首要用于贵金属的收回。例如，在的溶液中，用活性炭收回金和银，最终将活性炭焚烧以制得纯金属。离子交流在冶金方面的使用大致有以下3个方面：一、用于浓缩某些矿石的浸出液中的金属或收回残渣中的金属，例如，铀的增浓和别离、钴、镍、铜、铬、钒等的收回。二、用于别离湿法冶金操作中的金属。例如，稀土金属、锆和铪、钽和铌、铂族金属的别离等。三、用于进步不纯浓缩液的档次。例如，除掉溶液中的微量镍，以净化钴等。 离子交流操作设备一般分为触摸式和固定填充床两种。

跟着现代工业的飞速发展，钼的用量不断添加，其报价也继续上涨，但优质钼矿资源越来越少。在各种类型的钼矿藏和钼系废催化剂中都含有一定量的钒酸根，钒酸根是钼产品的有害杂质，因此，需求经过除钒酸根来制备纯钼化合物。 钼酸根、钒酸根在水溶液中的性质十分类似，别离很困难。已有的一些钼酸根、钒酸根别离办法有铵盐沉淀法、溶剂萃取法、电化学离子交流法、电化学复原反萃取法、螯合树脂吸附法等。铵盐沉淀法和溶剂萃取法对钼酸根、钒酸根别离不完全，后3种办法可使钼酸铵产品中钒酸根质量分数小于0. 0015%，可是电化学离子交流法和电化学复原反萃取法操作工艺杂乱，而螯合树脂吸附容量低，工业运用不抱负。实验研讨了用强碱性阴离子交流树脂从钼酸铵溶液中去除钒酸根。 一、实验部分 （一）实验仪器、试剂和分析办法 强碱性阴离子交流树脂D231－Ⅱ，浙江争气实业股份有限公司产品。 实验料液由钼酸铵、和去离子水制造而成，钼质量浓度62.36gL，钒质量浓度0.52gL，pH为6.5～7.5。 、、钼酸铵、均为分析纯。 溶液中钼质量浓度用铜离子催化硫酸盐法在722S型分光光度计上测定，钒酸根质量浓度用硫酸亚铁铵滴定测定，氯离子质量浓度用滴定测定，溶液pH值用pHS－25数显pH计测定。 离子交流柱：Ф2.5 cm×200 cm。 （二）实验办法 树脂先用去离子水浸泡24 h，充沛溶胀后再用去离子水洗至无杂质；用40gL溶液和40 gL溶液替换处理2次，每次用2倍树脂体积的用量浸泡8h并用去离子水洗至中性；最后用4倍树脂体积的40 gL溶液转为氯型，再用去离子水洗至中性，备用。 取200 mL处理好的D231－Ⅱ树脂装填在交流柱中，室温下，将制造好的料液从上向下经过树脂层，操控流速为200 mL／h，每2h取交流柱流出液一次，检测钼和钒的质量浓度。 交流柱流出液中钒酸根质量浓度达0.02 g/L时中止吸附。当树脂吸附饱满后，用4倍树脂体积的50 g/L溶液（或50gL溶液）解吸，用去离子水洗至pH=8，再用4倍树脂体积的50g/L溶液转为氯型，用去离子水洗至pH值为中性后，进行下一个周期的吸附。 二、实验成果与评论 （一）吸附 3个周期的吸附实验曲线如图1～3所示。图1  第1周期树脂对钒酸根的吸附曲线图2  第2周期树脂对钒酸根的吸附曲线图3  第3周期树脂对钒酸根的吸附曲线 从图1～3看出：D231－Ⅱ树脂对料液中的钼酸根和钒酸根都有吸附作用，当流出液体积为1倍树脂体积时，钼酸根开端穿透，随后流出液中钼酸根质量浓度敏捷升高；当流出液体积为8倍树脂体积时，流出液中钼酸根质量浓度与进料液中的根本共同，而钒酸根根本检测不出；当流出液体积为20倍树脂体积时，流出液中检测出有微量的钒酸根。若以钒酸根质量浓度0.02g/L为失效结尾，则树脂对钒酸根的吸附容量约为16.0g/L，处理料液量为26倍树脂体积。 （二）解吸 选用强碱性阴离子交流树脂D231－Ⅱ去除钼酸铵溶液中的钒酸根作用很好。流出液中钒酸根质量浓度达0.02g/L为吸附结尾，此刻对树脂进行解吸处理。负载树脂先用清水淋洗，去除残留的吸附原液，然后用4倍树脂体积的50 g/L溶液进行解吸，再用去离子水洗至pH=8。3个周期的解析实验曲线如图4～6所示。树脂吸附容量、洗脱量和洗脱率见表1。图4  第1周期树脂对钼酸根和钒酸根的解析曲线图5  第2周期树脂对钼酸根和钒酸根的解析曲线图6  第3周期树脂对钼酸根和钒酸根的解析曲线 表1  D231－Ⅱ树脂3个周期的吸附参数从表1看出：3个周期的解析成果根本共同，钒酸根洗脱率均在99%以上，阐明D231－Ⅱ树脂吸附钒酸根的重复性好、洗脱率高。D231－Ⅱ树脂作为一种大孔强碱性阴离子交流树脂，具有特殊的孔结构和比表面积，在pH为6.5～7.5范围内，对钒酸根的吸附选择性大于对钼酸根的吸附选择性。一起，树脂的抗污染才能强，具有很高的吸附才能、耐温性、稳定性和机械强度，十分合适从实践溶液中吸附别离钒酸根。 三、定论 实验成果表明：D231－Ⅱ树脂可用于从钼酸铵溶液中别离钒酸根；溶液pH为6.5～7.5时，D231－Ⅱ树脂对钒酸根的吸附选择性很高，吸附率大于99%;负载树脂用稀（稀碱液）脱附，钒酸根洗脱率在99%以上。D231－Ⅱ树脂有较高的耐氧化、耐酸碱、耐有机溶剂的功能，机械强度大，正常情况下，年损耗率小于5%。选用D231－Ⅱ树脂从钼酸铵溶液中吸附钒酸根，工艺简略，别离作用好，不需求特殊设备，技能简单把握，可完成自动化。

含钒钢渣是含钒铁水直接在转炉里按一般碱性单渣法炼钢而得到的钢渣。该种渣成分复杂，又经常波动。含钒钢渣的特点是氧化钙含量高，钒含量较低。研究结果表明，硅酸三钙(Ca3SiO5)，其形状受空间限制，自行性差，一般呈不规则粒状填充于其他矿物格架之间，并包裹其他矿物。硅酸三钙相中V2O5的含量较低，约1.47%，但由于该相在渣中占得比例大，仍有17.88%的V2O5夹杂其中。镁--方铁石系方镁石、方锰石构成的固溶体系列，其分子为(Mg0.58，Fe0.36，Mn0.06)1.00O，该矿物中含钒很少。 钙钛氧化物是一种新矿物，分子式为(Ca3.02，Mn0.013.03(Ti1.36，V0.37，Fe0.23，Mg0.01，Si0.09)2.12O7，可简写成Ca3(Ti，V)2O7。该矿物是一种黑色厚薄不等的长板状矿物，并与其他矿物连生，钒置换钛进入晶格中。该矿物中V2O5含量为9.78%，其钒量占渣中总钒量的78%，是提钒的主要对象。含钒钢渣返回高炉处理是我国首创的一种提钒工艺。它是把含钒钢渣再烧结后返回小高炉，练出含钒2~3%的铁水，再兑入氧气底吹转炉内吹炼，得到V2O5含量高于35~40%的高钒渣。此渣在电炉内直接还原，制取含钒大于35%的钒铁合金。含钒钢渣的特点是氧化钙含量高。用传统的钠盐焙烧--水浸提钒工艺，钒浸出率很低。目前研究出的钠盐焙烧--碳酸化浸出工艺较好的解决了氧化钙的危害。 在含钒钢渣中，钒主要赋存在钒钙钛氧化物中，焙烧时钒钙钛氧化物与碳酸钠反应：2Ca3V2O7+Na2CO3+O2=3CaO+2NaVO3+Ca3(VO4)2+CO2硅钒酸钙与碳酸钠也发生类似反应：2[Ca2SiO4·Ca(VO4)2]+Na2CO3+O2 =2Ca2SiO4+2NaVO3+Ca3(VO4)2+5CaO+CO3烧结后水溶性钒约20%，碳酸化浸出的钒约60%。  焙烧主要技术条件：渣碱比100:18，钢渣的磨细度-200目大于60%，制粒后的粒度直径5~10mm，焙烧温度1100℃，物料停留时间3.7小时。技术指标是：生产能力1.58T·m-2·d-1，烟尘率0.5%，熟料转浸率85%。

以粗钨酸钠溶液为质料经过离子交流制取纯钨酸铵溶液的进程，属钨溶液净化领域。有阴离子交流树脂法及阳离子交流树脂法之分，用树脂从极稀溶液中吸附浓缩收回钨也属钨离子交流领域。 一、阴离子交流树脂法 又可细分为强碱性和弱碱性阴离子交流树脂法。 强碱性阴离子交流树脂法 1976年出书的《盖麦林无机化学手册》曾介绍过用这类离子交流树脂由钨酸钠溶液制取仲钨酸铵(APT)的办法，该手册以为此种出产办法在经济上并不合算。但我国在此刻却开端对这种办法进行实验研讨，并敏捷完成了工业化，一工厂选用此法年产APT 6000t。 (一)原理。有关阴离子对这类离子交流树脂亲和力的次序为WO42－≈MoO42－>AsO42－>PO42－>SiO32－>Cl－>OH－，当钨酸钠溶液经过离子交流树脂床时便发作交流(吸附)反响：2R4NCl+WO42－⇔(R4N)2WO)4＋2Cl－ 其他杂质离子AsO43－、PO43－、SiO32－；也可发作相同的交流反响，但因为WO42－的浓度极大地高于杂质阴离子浓度且其亲和势大，故当料液不断向下流经离子交流树脂床时，吸附在树脂上的杂质阴离子又被钨酸根离子置换下来，因为钼酸根离子与钨酸根离子对离子交流树脂亲和力根本相同，故此法不能除钼。当用浓的含Cl－溶液淋洗吸附有WO42－的离子交流树脂时，便发作吸附的逆反响——解吸，WO42－被置换进入溶液，离子交流树脂又康复为Cl－型，用于下一周期的交流。使用这一原理，在WO42－解吸之前可先用低浓度的含Cl－溶液淋洗离子交流树脂，使吸附在离子交流树脂上的杂质被优先解吸下来，解洗杂质的这一进程称为洗杂。当处理高质量精矿的碱性浸出液时，能够省去此作业。牌号为201×7的我国产离子交流树脂对钨酸钠溶液中的相关离子的吸附和解吸曲线示于图1及图2。图1  201×7树脂对相关离子的吸附曲线 1－SiO2；2－P；3－As；4－WO3；5～MoO (二)工艺 强碱阴离子交流树脂法的料液一般含WO315～25g／L，NaOH≤8g／L，Cl－≤0.7g／L。常用离子交流树脂为牌号201×7的强碱性季胺I型阴树脂，其骨架结构为乙烯一二交联聚合物。解吸剂一般选用含NH4OH 2mol／L与NH4Cl 5mol／L的混合溶液，NH4OH的效果在于坚持溶液的弱碱性，避免解吸进程中在柱内发作结晶。 离子交流工艺进程包含交流(吸附)、洗杂和解吸三个阶段。关于杂质含量低的料液可省去洗杂作业。交流进程完毕后用自来水将离子交流树脂床空地中的溶液顶出，其作业方法能够是正洗(自来水从柱上部往底部流)也能够是正洗与反洗(自来水从柱下部进入，从柱顶部流出)替换进行。最终再用无离子水选用正洗方法将离子交流树脂床洗净，以便下一步进行解吸。解吸完毕后相同需用水选用正洗、反洗替换方法将离子交流树脂床洗净，以便进行下一个周期作业。交流(吸附)线速度约为6～8m／h，解吸线速度约为1.8～2m／h。交流进程的砷、磷、硅、锡、氟的除掉率在90％以上，排出的交流后液含WO3小于0.1g／L，用于结晶制取APT产品的解吸顶峰液含WO3200g／L左右，交流进程钨的收回率在99％以上。图2  201×7树脂对相关离子的解吸曲线 1－As：2－P；3－SiO2 该法具有使钨酸钠转变为钨酸铵的一起还可除掉有害杂质的特色，但其除杂才能有限，水耗量也过大。 弱碱性阴离子交流树脂法 能够用弱碱性阴离子交流树脂从pH2.5～3.0的钨酸钠溶液中吸附钨，此刻钨以同多酸根方式存在。每克于离子交流树脂的WO3交流容量可达数千毫克，但因为杂质元素与钨酸根络合生成杂钨酸因而与钨一起被吸附，故不能起别离杂质的效果。WO3的吸附率可达99.9％，交流后液含WO3小于0.1g／L。吸附钨的离子交流树脂用pH2～2.5的酸性水洗刷，再用15％～25％的解吸。能够用NaOH溶液解吸。解吸WO3后的离子交流树脂用含60～80g／L的溶液再生。 二、阳离子交流树脂法 加拿大在半工业规划条件下使含WO3小于60g／L的钨酸钠溶液流经NH+4型阳离子交流树脂床，发作Na+和NH+4的交流，流出液即为钨酸铵溶液。离子交流树脂用含NH4Cl10％的溶液再生。此法不能除掉阴离子杂质。 三、特种树脂富集浓缩WO3 美国加利福尼亚州西尔斯(Searles)盐湖水中含WO3约7×10－3％，总量估量约7.7万t，相当于美国钨埋藏量的50％～60％。美国研讨了一种由8一羟基、乙二胺、间二酚和甲醛所构成的特种树脂用于从这种湖水中吸附收回钨，钨的吸附率达98％。先用含NH4Cl0.1mol／L的溶液淋洗负载树脂以洗脱共吸附的硼，再以含Na2CO3 0.5％的溶液解吸WO3从解吸液顶用铁离子沉积得人工钨精矿，这种人工钨精矿含WO344％。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队，联合中科院物理研究所研究员谷林，研发出具有核壳结构的铝 碳纳米球复合材料，并应用于高效、低成本双离子电池。这种新型结构有效解决了铝负极材料在充放电过程中的体积膨胀、循环性能差等问题。相关研究成果以Core–Shell Aluminum Carbon Nanospheres for Dual-Ion Batteries with Excellent Cycling Performance under High Rates为题，在线发表在Advanced Energy Materials上。图1核壳结构铝 碳纳米复合材料的设计、制备示意图图2所制备双离子电池在15C充放电速度下的长循环稳定性曲线 【研究内容】 随着便携式电子设备和电动汽车市场规模的发展，人们对高能量密度、低成本二次电池的需求日益迫切。目前，商用锂离子电池多采用石墨类负极材料，其理论比容量仅为372mAh/g，且压实密度较低，限制锂离子电池能量密度的进一步提升。通过与锂离子的合金化/去合金化反应，廉价金属负极通常具有更大的比容量，有望获得更高的能量密度。其中铝的理论比容量高达2234mAh/g（Li9Al4）,且储量丰富，价格低廉。然而，铝负极在电池反应过程中会产生一定的体积膨胀，导致材料粉化，从而影响电池的循环稳定性。 基于上述考虑，唐永炳研究团队研发出一种具有核壳结构的铝碳纳米球复合材料，并将其作为负极材料，天然石墨作为正极材料，研发出一种新型高效、低成本双离子二次电池。相对于传统锂离子电池，该新型二次储能电池具有更高的工作电压（平均放电电压为——4.2V），且环境友好。此外，由于核壳纳米结构有效缓解了铝负极在合金化过程中产生的体积膨胀，并获得了高度稳定的SEI膜，使该电池的循环稳定性大幅提升。研究结果表明，该新型电池在15C充放电速率下（4分钟充放电），循环1000圈后容量保持率高达94.6%；即使在功率密度高达3701W/kg时，该电池的能量密度仍有148Wh/kg，远高于大多数商用的锂离子电池。该成果对廉价金属负极材料的改性研究具有指导意义，有望促进基于廉价金属负极的高能量、低成本二次电池的快速发展。

由湖南省煤炭科研所与长沙有色冶金设计院共同开发的流态化焙烧－酸浸-离子交换流程已被湖北某石煤冶炼厂选用（下图）。图  流态化焙烧－酸浸-离子交换法提钒流程 这一新工艺半工业实验取得的首要技能经济指标为：焙烧酸浸转化率67.03%，酸浸回收率大于98%，离子交换吸附率99%以上，淋洗解吸率99%以上，沉积回收率99%以上，从原料到产品钒回收率约65%，离子交换树脂的作业吸附容量高达420mg／g（湿树脂），淋洗液V2O5均匀浓度约100g／L，产品质量契合GB3283－87中冶金99级要求。

钒是高熔点稀有金属，密度5.96，熔点1890℃，沸点3380℃，有耐性，在中加热变脆，含氧和氮的钒也有脆性。钒是电的不良导体，其电导率仅为铜的十分之一。室温下，钒不与氧效果，在加热条件下被氧化成VO、V2O3、VO2、V2O5，高温下与大都非金属元素(如氮、碳、硫)发作反响。钒还能与铝、钴、铜、铁、锰、钼、镍、钯、锡、硅构成合金。钒的氧化态为-1、+1、+2、+3、+4、+5，一般+2和+3价钒的氢氧化物呈碱性，+4和+5价钒的氢氧化物呈，+5价钒在不同酸度的水溶液中构成不同组成的钒酸盐。在常温下，钒有较好的抗蚀性，本领、稀硫酸、碱溶液和海水腐蚀，但能被硝酸、或浓硫酸腐蚀。 钒在地壳中常与其他元素伴生，富集成工业矿床的很少。首要涣散于钒钛磁铁矿、铀矿、磷矿、铝钒土及煤炭中。钒的矿藏首要有绿硫钒矿(V2S+nS)、钒云母〔K2(Mg，Fe)(Al，V)4Si12O32•4H2O〕、钒铅矿〔PbCl2•3Pb3VO4〕2〕、钒钾铀矿(K2O•2V2O3•V2O5•3H2O)等。 钒矿的分化办法有：①酸法，用硫酸或处理后得到(VO2)2SO4或VO2Cl。②碱法，用或碳酸钠与矿石熔融后得到NaVO3或Na3VO4。③氯化物焙烧法，用食盐和矿石一同焙烧得到NaVO3。 金属钒的制取：含钒的矿藏经处理后得到五氧化二钒，再将五氧化二钒用碳、硅、铝复原得到金属钒;或用、镁复原的办法制取金属钒。 钒是冶金工业的重要质料。在钢铁中，钒首要是以钒铁的方式参加，首要起脱氧和脱氮的效果，一起可进步钢的强度、耐性、淬透性和回火稳定性。现在，90%的钒用作钢铁增加成分出产高强度低合金钢、高速钢、工具钢、轴承钢、耐热钢、不锈钢和铸铁等。钒还用于钛合金、钴和镍基高温合金的增加剂。 V2O5广泛用作有机和无机氧化反响的催化剂，用于出产硫酸、精粹石油。钒在电子工业中可用作电子管的阴极、栅极、X射线靶、真空管加热灯丝。硅化钒和镓化钒是杰出的金属间化合物超导材料。在玻璃工业，钒可用于制作吸收紫外线的玻璃，以及用于制作护目玻璃和防护屏等。

第一套希金斯离子交换柱是由希金斯在美国橡树岭国立实验室发明的，如图1所示。图1  希金斯移动床离子变换柱 整个设备组成一个闭合回路。在吸附段，树脂向上移动，而浸出液与树脂呈逆流接触向下流动。同时淋洗液以逆流方向通过淋洗段。 操作时，浸出液与淋浸液间断进入塔内。每隔几分钟切换一次，此时淋洗后的树脂由脉冲进入吸附段下部。一个吸附周期约5～20min，这取决于吸附流速和浸出液铀浓度。吸附时，阀门A，B，C，D均关闭，可同时进行淋洗。吸附循环结束时，阀门A，B，C，D都打开，水在压力作用下通过阀门7进入脉冲段迫使树脂沿着回路向前移动，然后几个阀门又关闭，浸出液和淋洗液又可进液，吸附、淋洗循环又重新开始。树脂每次移动时间不到1min，因此，吸附淋洗时间比树脂移动时间大得多。 美国怀俄明矿物公司于1977年建造了两套直径为2.44m的这样的装置用于从铜矿浸出液中回收铀。两套装置处理能力为1727m3／h，浸出液铀浓度为6～7mg／L，流速可达到163m／h。由于流速很高，导致床层压力降很大，使凝胶型树脂破裂。为了克服这一缺点，将吸附段的长度从原来的2.44m减少为1.525m，吸附流速也从原来的163m／h减少到110m／h。同时将凝胶型树脂换成轫性更好的大孔树脂。饱和树脂用1.5mol／L硫酸淋洗，淋洗富液铀浓度为0.5～1.0gU3O8／L，进去萃取将铀富集到35gU3O8／L。由于树脂磨损严重和动力学减慢，据称每年更换的树脂为投入量的70%。尽管如此，希金斯移动床技术仍是离子交换技术的一个重大突破。

含钒溶液经净化后，钒多以五价钒酸根存在。随溶液酸度增加，钒酸根会以钒酸的形式析出，俗称红饼。钒的水解主要取决于酸度、温度、钒浓度及杂质的影响。析出的沉淀也会因pH值、钒浓度的变化呈不同的聚合状态。有关的机理在认识上还不统一。大致可勾画如下，由图1及图2关于钒酸水溶液的性质图可以看出：钒浓度／（mol·L－1）溶液pH值主要的钒离子水解产物低，10－4酸性低4～8高，50×10－32～3高，50×10－31～6高，50×10－310～12高，50×10－313～当pH值约1.8时，V2O5的溶解度最小，约230mol／L。V2O5与H2SO4之间的浓度关系如下：[H2SO4]／（g·L－1）2.312.017.121.2V2O5／（g·L－1）0.240.781.142.04 表1列出一组V2O5－H2SO4－H2O系的数据。 表1  V2O5－H2SO4－H2O系统平衡数据30℃75℃V2O5／%H2SO4／%密度／（g·㎝－3）析出相V2O5／%H2SO4／%析出相1.637.31.066①1.4817.43①4.7923.51.219①2.0024.18①7.437.261.370①5.0633.0①4.4145.01②5.4838.02②5.554.361.519②5.2741.01②9.1460.421.661②5.1346.56②5.4466.76③8.0952.31③1.5974.67③9.0857.33③6.2173.26④10.860.20④0.27680.411.727④7.514.98④0.05399.161.817④7.5270.50④9.2640.491.440①②0.1393.44④10.4962.221.734②③6.1034.30①②1.5077.481.714③④8.2949.53②③11.9657.56③④表中析出相：①V2O5·3H2O，V2O5 红褐色、针状； ②V2O5·2 H2O，2SO3·8H2O 粉红色、无定形、棕红色、针状； ③V2O5·H2O，V2O5·2SO3·3H2O 淡黄、针状、红色、柱状； ④V2O5，V2O5·5SO3·4H2O 黄色、针状、黄色、晶状。 对钒水解有重要影响的因素有温度、酸度、钒浓度及杂质含量等。图1  图2  V2O5溶解度与pH的关系（25℃） 1—V2O5／ ，lg ＝－0.82－pH；2—不析出V2O5 lg ＝－0.04－pH；3—V2O5／ ，lg ＝－4.44＋pH； 4—不析出V2O5，lg ＝－3.00＋pH；5— ／ ， pH＝1.03－0.333 lg ；6— ／ ，pH＝2.62； 7— ／ ，pH＝7.38＋lg图2  钒在水溶液中的状态与钒浓度及pH的关系（25℃） 一、温度 钒水解沉淀应在90℃以上进行，最好在沸腾状态。不同温度及酸度下沉淀率与时间的关系见图3。图3  沉淀率与时间的关系：Ⅰ－0.855；Ⅱ－0.954；Ⅲ－1.16；Ⅳ－1.18 二、钒浓度 溶液中含V以5～8g／L为宜。浓度过高，则结晶成核过快，易形成疏松的滤饼，吸附较多杂质及游离水。红饼组成xNa2O·yV2O5·z H2O中的x／y偏大。当溶液中含钒浓度低时，则会有负面影响。 三、杂质的影响 磷与钒形成稳定的络合物H7[P（V2O5）6]，还与Fe3＋、Al3＋形成磷酸盐沉淀，会污染红饼。为此要求净化后液含P小于0.15g／L。当酸度较高时，可使FePO4、AlPO4的溶解度提高，而减少磷对红饼的污染。 硅、铬、铝、铁等离子浓度较高时，水解生成的胶体沉淀物，妨碍V2O5晶体的长大，使水解速度变慢，生成的红饼沉降、过滤困难。适当提高酸度，可以改善此类不良的影响。 氯离子可以加快钒水解沉淀的速度。而硫酸钠含量在20～160g／L，会使钒水解沉淀速度下降，主要表现为延长晶核孕育期。氯化钠或硫酸钠过多都会使红饼中V2O5含量降低。 四、搅拌 钒的水解沉淀是一个伴有热量、质量传递的水解反应过程，因此必须保持适宜的搅拌速度，已达到临界悬浮状态，没有任何死角为宜。工业用的机械搅拌沉钒罐为圆柱形，内径2～5m，容积4～5m3。罐内壁衬耐酸瓷砖或辉绿岩。中心安装不锈钢搅拌器。罐壁附近设不锈钢蒸汽加热管。 水解沉钒是间歇作业，先加入25%的沉钒前液，开始搅拌，再加入所需的硫酸，然后通蒸汽加热到90℃以上接近沸点。继续添加剩余的75%的沉钒前液。最后分析溶液中游离酸及钒的浓度，调整酸度或补加沉钒前液，以使最后溶液中含钒小于0.1g／L为终点。停止加热、搅拌、再静置10～20min后过滤，即得红饼。根据生产规模，过滤设备可采用吸滤盘、压滤机或鼓式真空过滤机。 红饼须先经干燥去除水分，再在1073～1173K温度下熔化，浇铸成片状，作为炼钒铁的原料。 水解沉钒早期用得比较普遍，但所产红饼熔片V2O5的含量仅为80%～90%，纯度较低，且耗酸量大，污水量大，故现已基本为铵盐沉钒所取代。

概 况 钒在地壳中的含量大约是地壳分量的0.02%，散布较广，但涣散。含钒矿藏已发现的就有70多种，其间的绿硫钒矿、钒云母矿和钒铅锌矿等含钒氧化物高达8-20%，钒钛磁铁矿含钒档次低，一般含v2o5为0.2-1.4%，但它的储量最多，国际储量在400亿吨以上，是提取钒的首要质料。 全球的钒铁磁铁矿和钒资源恰当丰厚，已查明国际钒铁磁铁矿的储量为400亿吨以上，且会集在少数几个国家，有前苏联、美国、我国和南非，首要赋存于钒钛磁铁矿、磷块岩矿、含铀砂岩和粉砂岩型矿床中。此外还有许多钒赋存于铝土矿和含碳质的原油、煤、油页岩和沥青沙中。 据美国矿藏局统计资料标明，按现在挖掘规划，已探明的钒资源可继续挖掘150年，且会集散布在南非洲、亚洲、北美洲等区域，(南非占47.0%，前苏联占24.6%，美国占13.1%，我国占9.8%，其他国家总和占小于6%)。 钒具有杰出的可塑性和可锻性，常温下可制成片、拉成丝和加工成箔。但少数的杂质，特别是空隙元素(如碳、氢、氧、氮)会显着影响钒的物理性质。如钒含氢0.01%时引起脆变，可塑性下降;含碳2.7%时其熔点升高到2458。K。钒的熔点高，硬度大，电阻率高，呈弱顺磁性，线胀系数小，钒的弹性模量密度和钢附近，可用作结构材料。 钒是重要的战略物资之一，首要用于冶金工业，作为合金元素增加剂，改进钢材的结构、功能，进步强度和耐性，次之与钛制成具有高温高强度合金，再次之是化学工业，以钒的氧化物形状，用作出产催化剂、触媒等等。 国外钒的提取基本上是从副产品中收回的，如南非、芬兰、前苏联等国家是从钒钛磁铁矿炼铁中收回，美国大部分钒是钾钒铀矿及磷铁矿中收回，加拿大是从焚烧石油焦搜集的尘中收回，少数国家还从石煤中提取钒。总归，国际上钒首要是从钒钛磁铁矿中收回的，现在从钒钛磁铁矿收回的钒，每年约为7万吨左右，约占总产量的%。 钒的产品分为初级产品、二级产品和三级产品。初级产品包含含钒矿藏，精矿、钒渣、作废的粹的废催化剂，作废触媒和其他残渣。二级产品包含v2o5，也可所以一种可用的工业产品，即出产硫酸的触媒和粹用的催化剂。三级产品包含钒铁、钒铝合金、钼钒铝合金、硅锰钒铁合金及钒化合物，其间钒铁是最为重要钒材料，它占钒消费量的85%。各国钒铁标准可分为50-60%和70-85%的二类。 我国钒工业起步于20世纪50年代，1958年康复并扩建锦州铁合金厂提钒车间，以承德大庙含钒铁矿精矿为提钒质料，1960年今后我国的其他提钒厂相继建成投产，70年代攀枝花钢铁公司建成投产，从此我国的钒工业便进入一个新的历史时期，至80年代中已成为国际首要产钒国家之一，能出产各种钒制品，钒的推广运用也取得较快的开展。 从含钒质料提取纯钒化合物的技能，视质料不同而有所差异。钒钛磁铁矿、钒铁精矿、含钒石煤、石油渣、钒铀矿、钒磷铁矿等等，现分述收回技能。 一、 钒钛磁铁矿提钒技能： 钒钛磁铁矿提钒能够概括为火法和湿法两大类。火法流程能够处理含钒档次低的质料，能够经过火法富集，然后处理收回，也称之为简接法;湿法流程具有流程短、收回率高的长处，但要求处理的质料含钒档次相对较高，也称之为直接法。 1.火法工艺流程 将选出的钒铁精矿参与高炉或电炉炼铁，矿石中的钒大部分进入铁水中，将含钒铁水送入转炉吹炼成钢，钒高度富集在表面渣中，即钒渣，钒渣再经破碎、焙烧、浸出、过滤即得到V2O5。这是前苏联、挪威和南非等国所选用的办法。我国也选用相似的办法收回钒。 2、湿法工艺流程 选用含钒铁精矿加芒硝制团、焙烧、水浸，使钒酸钠进入溶液，再加硫酸使之转化为V2O5沉积，过滤后直接得到V2O5，水浸后的球团用于炼铁质料。 南非海威尔德公司是西方国家一起运用以上两流程(即生铁—钒渣流程和焙烧浸出流程)的典型比如。 生铁—钒渣流程 含钒铁精矿 料仓配料 回转窑预复原 含钛炉渣 炼铁 暂存堆积未处理 含钒铁水 板坯 氧气 吹炼 出售 钢水 顶吹炼钢 半钢 钒渣 钢坯 出产V2O5 焙烧浸出流程 含钒铁精矿 H2O 芒硝(碱或Na2SO4)NaCl 配料制团 钠化氧化焙烧1000℃ 水浸 过滤 铵盐 球团 溶液 炼铁 过滤 H2SO4 废液废液 V2O5 含钒铁精矿或钒渣的浸出首要化学反响为 (1)4FeO.V2O3+4Na2CO3+5O2=8NaVO3+2Fe2O3+4CO2 (2)4FeO.V2O3+8NaCl+5O2=2Fe2O3+8NaVO3+4Cl2 (3) 4FeO.V2O3 +8NH4Cl +5O2=2Fe2O3+8NH4VO3+4Cl2 (4)2NaVO3+H2SO4=V2O5 + Na2SO4+H2O (5)2NH4VO3+H2SO4=V2O5 + (NH4)2SO4+H2O 3、生铁—钒渣流程主体设备 ① 首要视炼铁的主体设备，曾经苏联炼铁主体设备是高炉，挪威、南非等国则是电炉。 ② 吹炼：不同国家选用的设备也不相共同 a.底吹转炉提钒:前苏联丘索夫联合公司是将含钒铁水装入底吹转炉吹炼,在炼半钢进程氧化表面构成含钒渣,钒渣经破碎、焙烧、水浸收回V2O5，然后炼成钒铁。从精矿到钒铁、钒的总收回率为60%左右。 b.顶吹转炉双联提钒：前苏联下塔吉尔钢厂则用顶吹转炉将含钒铁水吹成半钢和钒渣。就铁水到钒渣钒的收回率达92%—94%。我国的承钢、马钢和攀钢也用该法出产钒渣，钒的收回率为80%—88%。 c.高炉铁水雾化法提钒，该法实际上是将含钒铁水倾入中间缸，然后进雾化器，经雾化反响之后，使钒由V2O3氧化成V2O5、 V2O4、V2O3的混合物流入半钢缸，半钢面上构成钒渣。该法由我国攀钢首要实验成功并投入出产运用的，并且是我国钒渣出产的首要办法，钒的氧化率达85~90%,收回率为73.6%，半钢收回率为93.9%。该法的首要长处是：炉龄长(最高炉龄已达12000炉)、处理才干大(可达366吨/时)、可半接连化出产、设备简略、操作简略。 d.曹式炉提钒：我国马钢曾用槽式炉吹炼提钒，槽式炉才干为70T/h,实验的首要技能目标，钒的氧化率达88.5~95.2%，钒的收回率为81.3~90.49%,半钢率90.20~94.1%，出产目标不如实验目标。该法的长处是能接连出产、设备简略、出产本钱低，缺陷、钒渣含铁高、钒收回率还欠低。因而现在已停止运用，需求进一步完善，仍不失可供挑选的好办法之一。 4、焙烧浸出流程设备 湿法流程即焙烧浸出流程的中心首要是使钒氧化然后转化构成水可溶性的钒酸盐，选用何种焙烧设备，完成其意图。 a. 南特殊特腊厂，所运用钒钛磁铁矿成分： Fe 50~60%,V2O5 2.5% ,TiO2 8~20%, Al2O31~9%, Cr2O31%,选用回转窑焙烧完成氧化和转化。 b. 前苏联和澳大利亚阿格纽克拉夫有限公司都选用欢腾炉焙烧使97~98%的钒转化可溶性钒而被浸出。 c. 芬生奥坦馬基，运用原矿成分Fe40%,TiO215.5%,VO26%(V2O5:0.71%)原矿制团,在竖炉焙烧和转化,转化率达80~90%。 二、钾钒铀矿和磷铁矿收回钒技能 1、 美国钒的出产供应商处理的质料的以钾钒铀矿石、铀钼钒矿和磷铁矿石为主，钾钒铀矿的化学式为：K2(VO2)2(V2O8)" 3H2O或K2O" 2UO2"V2O5"3H2O。最近澳大利亚西部伊利里的钙结石乐岩中发现大型钾钒铀矿，我国陕西、湖南区域也发现钒铀共生矿。国际上最大的矿冶公司——美国联合碳化物公司从钾钒铀矿石出产钒的工艺流程是焙烧、浸出、沉积、复原和再浸出。该法钒铀浸出率别离为70~80%和90~95%，其流程如下： 钾钒铀矿 6~9%NaCl 钠化氧化焙烧 (多膛炉850℃ φ5m.8层) 1~2%Na2CO3 急冷 浸出 H2SO4 浸出液中和煮沸 PH：3 NaOH或NH3 沉积PH7 钒滤液 滤饼 沉积 Na2CO3 或NaCl 复原熔化 钒化含物 H2O 浸出 钒溶液 含铀沉积物收回铀 酸法和碱法浸出含钒溶液，可用离子交换法、溶剂萃取法、或挑选性沉积法进行别离提纯。该公司年产V2O8454吨，V2O51360吨。 2、 钒铁矿的处理与钾钒铀矿有所不同，钒铁矿运用真空揉捏和焙烧炉，先将矿粉与盐混合，送揉捏机揉捏成条、堵截，焙烧浸出提纯沉积后得V2O5。 3、 钒磷铁矿的处理 钒磷铁矿电炉出产单质磷和磷肥的副产品(含钒磷铁)用来作提钒质料，美国的克尔麦吉(KerrMeGee)化学公司所用的含钒磷铁含钒3.26%~5.2%，磷24.7%~26.6%，铁59.9%~68.5%,铬3.4%~5.7%,镍0.84%~1.0%。 先将含钒磷铁磨至粒度小于0.42mm，配入1.4倍纯碱和0.1倍的食盐在回转窑中770~800℃下焙烧，钒便转变成水溶性的钠盐，焙砂在沸水中浸出，钒、铬、磷均溶入浸出液，过滤后滤液结晶折出磷酸钠晶体，粗磷酸钠可再行纯化直至产品合格。磷酸钠结晶母液含磷>0.98g/L,可参与适量CaCl2,使其以磷酸钙(CaPO4)沉积，然后水解收回钒，随后往母液中参与以沉积。此工艺的钒、铬和磷的收回率别离能够到达85%、65%和94%。 三、含钒褐铁矿收回钒技能 含钒褐铁矿五氧化二钒含量为0.5~2.5%，Fe20~40%，SiO230~65%. 矿石首要由针铁矿、赤铁矿和脉石组成。脉石以石英为主，其次是泥质还有少数的绢云母。钒在褐铁矿中没有呈独立矿藏存在，而是以离子型吸附状况存在于铁和泥质中。处理的准则流程是：破碎球磨 焙烧 浸出 沉积Nu4VO3 或V2O5。 研讨标明褐铁矿V2O5含量不同，钒的转化率受矿石组分的影响，其间首要影响要素是矿石CaO的含量,跟着的CaO的含量增加，影响钒的转化，焙烧温度的进步能进步钒的转化率。不同含钒矿石，最高转化率的温度是有差异的。 四、含钒石油渣提钒技能 一般讲，原油和石油砂都含有钒，虽然有些国家至今仍未把油含钒列为钒资源，但这些原油确是钒的潜在资源，全球的石油中钒的含量改动很大，委内瑞拉、墨西哥、加拿大和美国原油含钒为220~400ppm，是全球石油含钒量较高的少数几个国家。 美国、日本、德国、加拿大和俄罗斯等国家从石油渣，石油灰中提钒，提钒的终究产品首要是V2O5，但也能够直接炼成钒铁。提取的办法许多，首要依据质料成分或性质上的差异，挑选不同的工艺。 1、 从石油会集收回钒技能 委内瑞拉的原油经过裂化处理得到石油焦含0.4%V,石油焦用作蒸气锅炉的燃料,焚烧后烟尘用电收尘器收尘,尘含V2O5达15%,作为收回钒的质料。收回办法是将搜集烟尘直接酸浸，经过滤滤液加次(NaClO4)将钒氧化成五价，滤液由兰色变黄色后，加NH3调PH由0.3至1.7,使钒以铵盐方式沉出，然后枯燥锻烧得V2O5或V2O5熔化铸片。流程图： 石油焦尘埃 酸 浸出 滤液 残渣NaClO4氧化 沉积 调PH 洗刷 滤块 残渣 洗液 抛弃 烘干 锻烧 V2O5 首要化学反响：酸浸工序： V2O5+6HCl 2VOCl2+3H2O+Cl2 或V2O5+2H2SO4 VOSO4+2H2O NaClO4氧化： VOCl2+NaClO4 NaVO3+2NaCl+Cl2VOSO4+NaClO4 NaVO3+NaSO4+Cl2 沉积锻烧 NaVO3+NH4Cl NH4VO3+NaCl2NH4VO3 V2O5+2NH3+H2O 2、 从炼油渣中收回钒技能 美国Amax和CRIVentures公司就是处理炼油渣、归纳收回钒、钼、钴、镍和铝。他们处理的工艺：炼油渣与烧碱混合磨矿进行加压浸出，在高温和加压下氧化，硫转化硫化物，碳氢化合物大部分分化，钒、钼溶入溶液，经过滤别离，从溶液收回钒钼。或石油渣加Na2CO3或NaCl配料后，在硫化物和硫酸盐存鄙人进行电炉熔炼，取得钒渣和镍锍。钒渣首要惯例处理办法制取工业V2O5。美国是20世纪80年代末开端用石油渣，石油灰为质料出产钒的，现在仍然是该质料出产钒的最大出产国。 五、石煤提炼钒技能 在普查磷矿时意外地发现了石煤含有钒，进而发现石煤中还有铀、铜和镍等金属和非金属60多种，就当时的技能水平而言，具有挖掘和商业价值的只要钒。我国的石煤资源非常丰厚，估计石煤中钒的总储存量为钒钛磁铁矿中钒总储存量的七倍。但石煤中含钒档次各矿相差甚大。现在条件下石煤含钒超越0.8%，才有挖掘价值。美国内华达州含钒页岩分为风化页岩(V2O30.93%)和碳质页岩(V2O50.84%)。我国石煤资源会集在南边各省,现有钒的厂20多家,年产量为2500~3000吨,本钱2.5~30万元/吨。 石煤提钒选用加食盐焙烧、浸出、萃取、沉积的出产工艺。含钒碳质页岩是用于烧锅炉或液态化床发电的脱碳焚烧，在焚烧进程中钒富集在烟灰中，富集钒烟灰加NaCl或Na2Co3进行化焙烧，使钒转变为水溶性的NaVO3和Na2V2O5. 4FeOV2O3+4Na2CO3+5O2=4Na2OV2O5+2Fe2O3+4Co2 NaCl+1/2O2= Na2O+Cl2 Na2O+V2O3=2NaVO3 用热水浸出钠化焙烧产品，钒酸钠和偏钒酸钠便溶于热水而与大部分不溶杂质别离，含钒浸出液经提纯和别离，产出钒的纯化合物。 美国内华达对含钒页岩提钒流程： 页岩 ↓ 破碎、枯燥 ↓ 焙烧 ↓ H2O 残渣←弱酸浸出 H2SO4 NH3 ↓ 浸出液除硅 PH值由2.5调至5 ↙ ↘ 硅渣 含钒溶液 PH5调回PH3 ↓ 萃取(三级) 萃取有机相 萃取废液 ↓ 再生萃取 ←二级反萃 ←NaCO3 溶液 有机相 ↓ 含钒溶液 ↓ NH4Cl →钒酸铵沉积 ↓ 过炉、洗刷、枯燥→废液 ↓ 制品 阐明：除硅需将溶液调至PH值5，但萃取别离又需将溶液PH从头调回至PH3，用的萃取剂是混合十三胺(DITDA)，偏钒酸胺煅烧脱后能够得到V2O5。 在我国，已建有从含钒石煤中提取钒的工厂，各厂依据其资源特色开发出具有必定特色的提钒工艺流程，他们的准则流程是： 石煤提钒的准则流程 石煤破碎、磨矿 ↓ 加水→配料←NaCl ↓ 成球 ↓ 平窑焙烧 ↓ 水浸 ↙ ↘ ↙H2SO4或HCL 浸出渣 浸出液 ↙ ↘ 粗钒 废水 ↓ NAOH → 碱熔 ↓ NH4CL 水溶 ↙ ↘ 废水↓ 热分化 ↓ 五氧化二钒 石煤提钒的新工艺有：1.石煤加食盐，欢腾焙烧—酸浸—离子交换法。2.石煤无盐焙烧—酸浸—溶剂萃取法。3.酸浸—中间盐提钒 新工艺的所谓新，会集在二个环节上，首要是焙烧所选用的炉型，由平窑焙烧转而运用欢腾炉，回转窑，竖炉等，成果是竖炉的操作条件不简略操控，转化率不稳定，劳动条件差，未能在工业上取得大规划运用。回转窑广泛运用于钒渣的钠化氧化焙烧，但石煤含硅(SiO2)较高(65%--68%)，在焙烧进程中简略呈现粘窑、结圈、影向回转窑正常操作和钒的转化率，故不宜作为石煤焙烧设备，作为石煤焙烧设备最好是欢腾炉。 其次的环境是溶液的处理，除已有的化学沉积法外引证了离子交换法和溶剂萃取技能，因为新技能的引证，能够带来技能目标的进步，削减废水的处理，视操作的差异，或许影响加工本钱。 六、废催化剂和触媒的提钒技能： 钒的化合物具有杰出的催化功能，即它自身不参与化学反响，但在它的参与下，可加快反响的进行。用钒化合物与其载体作成的能改动某些化学反响速率，而自身又不参与反响的化学试剂，称之为催化剂。钒催化剂(V2O5•NH4VO3)替代铂用于出产硫酸，使SO2转化为SO3。在石油工业中，钒首要用做裂解催化剂(VS)，以及脱硫剂。在橡胶工业中，用乙烯和的交联合成橡胶的催化剂(VCl4)。化学工业上的氧化成马来酐，蔡氧化成酞酐的钒催化剂(NH4VO3)等等。特别是化学工业和石油工业运用过的废钒催化剂数量较大，是很好的钒二次资源，不只能够从中收回许多的钒，并且一起收回镍、钼等价金属。 1. 石油裂解用废催化剂(VS)的收回技能 废硫化钒催化剂经焙烧得到产品，能够选用高温浸法，钒废质料在参与压煮器中，473。K温度下用1—14MOL/L浓度的压煮4小时，钒酸铵便溶于中，经过炉别离后，将钒酸铵滤液的温度降至323。K，便分出钒酸铵结晶，结晶浆液经过滤、水洗、枯燥后，在473--873。K温度下煅烧，便得到V2O3，结晶的母液回来浸出循环运用。 除以上办法外，也能够用碱浸出从这种钒废猜中收回钒，用NaOH或Na2Co3溶液在363--378。K温度下浸出1-6个小时，然后过滤别离，在浸液中通入和二氧化碳，坚持298--308。K温度，按1MOL钒参与1.5—5MOL量，并将溶液PH调至6—9。经处理，坚持308。K，便能够沉积出钒硫铵。滤液送解吸器，用蒸气驱逐液体中的NH3和CO2，然后回来浸出，钒硫铵处理同前。 2. 从原油脱硫用的废催化剂的收回技能： 废催化剂在1073。K温度下进行氧化焙烧，先制得含钒10.88%，钼5.49%，钴2.03%，镍1.94%，铝35.48%的焙烧料，然后按150g焙烧猜中参与300ml含溶液NaOH15%的溶液，在333。K温度下拌和浸出3小时，浸出料液在323。K温度下过滤，浸出液由323。K降至278。K，便分出含钒结晶体，母液回来运用，结晶体经水洗、枯燥、煅烧后得到V2O3。 除此之外，焙烧料也可用酸浸流程，催化剂除钒外，其他有价元素Mo、Ni、Co等都转入流液，除杂后钒用萃取别离法收回。 美国AMR是一家从石油裂变废催化剂提钒大公司，其处理的废催化剂的量占全美的50%，年处理废催化剂16000吨，能够归纳收回1500吨V2O3，1000多吨Mo，400—600吨Ni，110—180吨Co，还有部分Al2O3. 3、从《制酸废触媒(V2O5，NH4VO3)》收回钒技能 硫酸工业上用矾触媒进程中，因为SO2气体中的AS2O5和触媒中V2O5构成络合物，在触媒的正常操作温度480摄氏度下该络合物随气体蒸发掉。蒸发量占V2O5总量的40—50%，除此以外还有K2SO4和SiO2。新废触媒成分如下： 成分称号 V2O5 K2SO4 SiO2 新触媒成分 9---------10% 20-------------22% 20% 废触媒成分 5---------6% 10------------12% 80% 因而废触媒中的三中首要成分都是名贵资源。废触媒的处理，工业上能够选用①直接酸浸工艺②化焙烧水浸工艺： 直接酸浸工艺：为了下降溶液杂质和游离酸，削减酸碱耗费。用两段逆流浸出，一段为弱酸浸，二段为高酸浸。高酸浸出液参与到新加废触媒进行弱酸浸出。二段浸出成果钒浸出率可达88.5-91.1%，浸出渣含V2O5能够降到0.59%，当进步二段浸出酸浓度到80—100G/T，渣含V2O5可降到0.3%。溶液的净化选用N235或P204萃取，碱反萃取，用NH4Cl沉，煅烧得到V2O5。 考虑到直接酸浸液除钒外，还含有许多Fe离子为溶液处理带来费事。经过预焙烧使钒氧化成高价钒，一起使其转型，削减了提钒的困难。因为废触媒自身含有10%硫酸钾组分，因而氧化焙烧水浸流程可分为不加钠盐和加钠盐两种。前者焙烧温度900摄氏度到达最佳转化率(~80%)。再高或再低温度的焙烧，钒的转化率都不抱负，后者增加5%的Na2CO3在800摄氏度下焙烧2小时，钒的转化率可达92%，是比较抱负的。 焙砂进行两段浸出，即先水浸后酸浸或碱浸，它的特色是先将钾盐、钠盐和近80%钒水浸进入低酸溶液。这种溶液杂质少，易处理，可收回运用钾盐。酸浸或碱浸意图在于不容于水的钒盐尽或许多地溶解，以进步钒的收回率。 溶液中的钒用N235萃取别离，碱返萃，NH4CL沉积，煅烧得V2O5。 总归，流程的挑选，要视供应商的现状，以为钠化氧化焙烧水浸提钒工艺较好。物料过滤功能好，浸出液中钒呈高价，杂质少，下步钒别离、净化进程简略，也能够直接用NH4CL沉积，省去萃取进程，下降产品加工本钱。 七.钒铁出产技能： 钒和铁组成铁合金，首要在炼钢中用作合金增加剂，高钒钒铁还用作有色合金的增加剂。常用的钒铁含钒40%、60%和80%三种，国内外首要选用电炉铝热法和硅热法冶炼钒铁的工艺，先分述如下： 1. 铝热法： 电炉铝热法冶炼钒铁的质料，可所以V2O5或贱价氧化钒混合物(V2O4、V2O3等)或钒铁渣。用铝作复原剂，在碱性炉衬条件下进行。 首要反响：V2O5+ AL(豆或粒状)=V+AL2O3 V2O4(V2O5)+AL= V+AL2O3 铝热法冶炼钒铁反响为放热反响，反响速度快，因而冶炼进程V2O5喷溅丢失严峻，为削减丢失，进步钒的收回率，特意将V2O5加工成片状，一起将铝粒改为铝豆，恰当减缓反响，下降放热量。 以贱价氧化钒为质料时，则冶炼进程反响速度缓慢，反响热量合适，削减进程的喷溅。然后进步钒的收回率，一起吨铁钒节省了铝复原剂40—60公斤，钒铁含钒60—80%，钒的收回率达90—95%。 2. 硅热法： 该法的本质是：片状V2O5用75%的硅铁和少数铝作复原剂，在碱性电弧炉中，经复原，精粹两个阶段炼得合格产品。复原期是把复原剂和V2O5进行硅热复原。当渣中V2O5小于0.35%时，即可作为废渣处理(或作建筑材料用)，作为冶炼作业讲，即能够转入精粹期，此刻再参与部分V2O5和CaO，用以脱除合金液中过剩的硅、铝等。当合金成分到达要求即可出渣和出含金，精粹期渣含V2O5达8—12%，此渣可回来冶炼复原期收回。合金液可铸成圆锭后破碎成制品。此法出产的钒铁含钒40—60%，钒收率可达98%。 除此之外，还开发了高钒铁、硅钒铁、硅锰钒铁、碳化钒、碳氮化钒、氮化钒铁以及金属钒等产品，在此不再赘述。 八、几点观点： 1.依据所用的含钒质料有：含钒铁水，钒铁精矿，钒渣、钒铀铁矿，钒磷铁矿，含钒石煤，含钒褐铁矿，含钒石油渣，以及化学石油以及橡胶工业用过的废催化剂等。 2.提取钒的流程遍及都存有：焙烧、浸出与净化、溶液中钒的提取和提取尾液处理四大过程组成，前两过程最为重要： ①焙烧：含钒质料和Na2CO3 NaClNa2SO4等钠盐混合在回转窑、竖炉、平窑、多膛炉或欢腾炉，在800—1000。C下进行氧化和转化，使钒转变为XNa2O•YV2O5以便溶于水。 单个情况下，含钒质料可加石灰或石灰乳(Ca(0H)2)，在上述提取各种炉内进行焙烧，它的意图与钠化焙烧正好相反，使钠转化为不溶于水，但溶于碳酸盐溶液，构成钒酸钙，到达与其他杂质别离的意图。 ②浸出：焙烧熟料浸出有：水浸、酸浸、碱浸和碳酸化浸出等四种办法，水浸时，钒酸钠进入溶液，酸浸则不同，能够有三种办法：A、含钒物料直接酸浸;B、含钒物料经焙烧后酸浸;C、含钒熟料经水浸之后再进行酸浸，酸浸还能够适用于处理其他物料，为钾钒铀矿、磷钒铁矿、含钒灰烬、废钒催化剂等。常用碱浸出剂有NaOH、Na2CO3或两者混合等，碱浸时还有必要使钒成高价态才行。氧化剂有氧气、空气、富氧空气，、、次、等。 溶液净化：含钒浸出液悬浮物可经过弄清除掉Fe、Mn、Si、Al可用中和沉积除掉，可用钙盐、镁盐沉积除掉P、AS，对高碱度溶液可用电渗析脱钠、收回碱。 ③溶液中钒提取：有沉积法、溶剂萃取和离子交换法 沉积：A、铵盐沉积：生成(NH4)2V6O16沉积,生成Na2(NH4)4V10O28.11H2O沉积，生成NH4VO3沉积。 B、水解沉积：加H2SO4，分出赤色钒酸钙沉积，Na2H2-X.V12O31。 C、钙盐或铁盐沉积： 碱性溶液用CaCl2或其他CaO、Na(OH)2沉积出钒酸钙，或用高铁盐沉积出钒酸铁(XFe2O3•YV2O5•2H2O)。 溶剂萃取：钒和铀别离法：用二乙基已基磷酸 磷酸三丁酯及N235 离子交换：合适处理碱性溶液 ④尾液处理：五价钒和六价铬离子游离酸、盐都是有毒的，有必要处理好才干扫除，工业上有三种处理办法： A、 复原中和扫除法 B、 气体中二氧化硫复原法 C、 离子交换法 3、已探明的钒储量，按现在挖掘规划够150年运用，年产钒量已处在供需平衡状况，钒的供需改动随合金钢产量改动而改动

阳极氧化中，按正常工艺条件操作，避免在过高的电流密度和高温下操作，否则铝离子有可能会加速积累。　　为避免新配制的阳极氧化溶液因没有铝离子而影响所获膜层的质量，平时更换时最好采取局部更换，如留下l／3或1／4，使更换后的溶液中仍有适当浓度的铝离子存在，若原溶液因被污染而要全部更换的，则可采取以下方法提供一定数量的铝离子。 　　(1)通电处理。在新配制的溶液温度尚未降到工作温度之前，用废的铝制件或下脚料进行阳极氧化，高温时铝的溶解速度快，通过3～4h即能满足要求。 　　(2)添加铝粉。配制溶液时加入铝粉2～3g／L，也能满足要求。

离子交换技术除广泛应用在金属冶炼、化工生产、水处理、电力工业、化学及生物制备、食品加工、糖类精制、分析化学、环境保护、医药卫生及科研探索等领域外，还用于处理废液，及分析中用离子交换技术。利用在天然铀湿法冶金方面的技术优势，我们开发出大量实用的离子交换技术、离子交换设备和特种离子交换树脂，可用于有色金属和稀土元素的提取、分离、水的软化、去离子、脱碱、脱色、除氟化物、除有机物、除放射性、除铁、锰及氧等。　　        我们可提供的技术服务有： 　　        (1) 矿浆吸附技术; 　　        (2) 淋萃流程工艺技术; 　　        (3) 离子交换色层分离技术; 　　        (4) 饱和树脂再吸附技术;　　        (5) 多分部淋洗技术; 　　        (6) 固定床吸附塔技术; 　　        (7) 多层流化床吸附塔; 　　        (8) 密实移动床吸附塔; 　　        (9) 离子交换树脂合成技术;　　       (10) 特种离子交换树脂。

飞轮电池飞轮电池是90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的。高技术型的飞轮用于储存电能，就很像标准电池。飞轮电池中有一个电机，充电时该电机以电动机形式运转，在外电源的驱动下，电机带动飞轮高速旋转，即用电给飞轮电池“充电”增加了飞轮的转速从而增大其功能；放电时，电机则以发电机状态运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能(动能)到电能的转换。当飞轮电池出电的时，飞轮转速逐渐下降，飞轮电池的飞轮是在真空环境下运转的，转速极高(200000r/min)，使用的轴承为非接触式磁轴承。据称，飞轮电池比能可达150W•h/kg，比功率达5000～10000W/kg，使用寿命长达25年，可供电动汽车行驶500万公里。

美国科罗拉多的钒铀矿是美国钒的首要来历。前期以出产钒为主，铀是副产品。1943年后调整为以出产铀为主。矿石中的钒除钒钾铀矿（K2O·2UO3·V2O5·3H2O）外，还有钒云母[3（AIV）2O3·K2O·18SiO2·2H2O]及含钙钒酸盐。含U3O8约0.24%～1.23%，V2O5约0.07%～1.16%。矿石可不经焙烧，直接用碱液（Na2CO3、NaHCO3）浸取，可是浸取率低，原因在于钒云母中的钒不溶于碱溶液。为此需在氧化气氛下850℃加碱焙烧，然后再在高压釜中120℃，0.21MPa压力下浸取4～6h。钒、铀的浸取率别离可到达70%～80%、90%～95%。 美国阿特拉斯矿藏公司，选用新工艺处理米维达铀矿，工艺流程如图1所示。图1  阿特拉斯矿藏公司莫亚比铀厂工艺流程 矿石破碎至19mm，依据质料的不同，分酸浸、碱浸两条路线处理。 一、碱浸 参加Na2CO3 50～60g/L，溶液进湿球磨、水力旋流器分级，然后进稠密机。溢流回来，加碱，调理至Na2CO3 50～60g/L，再用于球磨。底流分两组，每组串联7个高压釜浸取，120℃、0.35MPa、6h。排出料浆与进料进行热交换，头两个高压釜用直接蒸汽加热。浸取后的矿浆用鼓式过滤机过滤，残渣送尾矿池。滤液进入4个串联的拌和槽，通蒸汽加热，增加NaOH，生成Na2U2O7沉积，经浓缩过滤，得铀产品。滤液通CO2气后，作为浸取液，送往提钒车间。 二、酸浸 将矿石与水在湿球磨及分级机中细磨，液固比5/1，进浮选槽回收得铜精矿。浮选后进入一段浸取槽。浸取后进入水力旋流器分级。溢流经弄清、过滤得清液。底流进2级浸取槽，用蒸汽加热，参加H2SO4，逗留21h。排料经耙式分级机，溢流用作一级浸取用液；底流过滤、洗刷后，残渣送尾矿池。1、2级的清液兼并送萃取工序。 三、萃取 萃取液加酸，调pH值至1.0～1.2。送4级混合弄清槽用叔胺先萃取铀。萃取有机相为： 成分     1号柴油     叔胺     异癸醇 %         92.5        5        2.5 萃取后有机相用碳酸钠碱液反萃得铀产品。萃取铀后的萃余水相，参加金属铁粉，使溶液的电动势降至150mV以下，使铁离子悉数还原为二价，部分钒也被还原为四价，以便进步钒的萃取率。加调停pH＝2，在5个混合弄清槽中逆流萃取。有机相为 成分     1号柴油     二－2－乙基－乙基磷酸     异癸醇 %          91                 6                  3 萃钒后的萃余液排入尾矿池。含钒有机相用15%H2O4反萃。反萃液送沉积槽，通蒸汽加热，参加NH4Cl、NH4OH沉钒得钒酸铵。最终将钒酸铵枯燥、熔化成薄片出售。

直接往含钒铁水中增加6%的纯碱、8%的铁皮，处理后得钠化钒渣。含钒铁水的脱钒率可达60%～80%。钠化钒渣含V2O5达6%以上。主要成分为NaVO3、Na4V2O7、Na3VO4的复合物。硫构成Na2S进入渣相，脱硫率大于80%；磷构成Na3PO4进入渣相，脱磷率60%～80%。所得半钢的硫、磷含量均低于制品钢的规格，因而可在转炉内完成无渣或少渣炼钢。 选用天然碱处理含钒铁水得到的钠化钒渣，曾在四川西昌410厂进行过湿法提钒及收回钠盐的扩展试验。天然碱取自河南吴城及内蒙古西林郭勒盟及鄂尔多斯湖等地。天然碱是Na2CO3及少数NaHCO3、Na2SO4、NaCl的混合物。所得钠化钒渣的成分如下：成分V2O5Na2OPSiO2S%12.8840.861.289.42.09 工艺流程共分6步：1）碳酸化浸取；2）浸取液的氧化及净化；3）深度碳酸化、浓缩结晶分出NaHCO3；4）碱性铵盐沉钒、制取；5）沉钒后液蒸、回来沉钒、后液回来浸取；6）NaHCO3煅烧得纯碱、煅烧得产品V2O5。 此流程在技术上有诱人的远景，扩展试验已成功，产品合格。但纯碱直销严重，故未能施行。

钒是高熔点稀有金属，密度5.96，熔点1890℃，沸点3380℃，有耐性，在中加热变脆，含氧和氮的钒也有脆性。钒是电的不良导体，其电导率仅为铜的十分之一。室温下，钒不与氧效果，在加热条件下被氧化成VO、V2O3、VO2、V2O5，高温下与大都非金属元素（如氮、碳、硫）发作反响。钒还能与铝、钴、铜、铁、锰、钼、镍、钯、锡、硅构成合金。钒的氧化态为 -1、＋1、＋2、＋3、＋4、＋5，一般＋2和＋3价钒的氢氧化物呈碱性，＋4和＋5价钒的氢氧化物呈，＋5价钒在不同酸度的水溶液中构成不同组成的钒酸盐。在常温下，钒有较好的抗蚀性，本领、稀硫酸、碱溶液和海水腐蚀，但能被硝酸、或浓硫酸腐蚀。　　钒在地壳中常与其他元素伴生，富集成工业矿床的很少。首要涣散于钒钛磁铁矿、铀矿、磷矿、铝钒土及煤炭中。钒的矿藏首要有绿硫钒矿(V2S+nS)、钒云母〔K2（Mg，Fe）（Al，V）4Si12O32•4H2O〕、钒铅矿〔PbCl2•3Pb3VO4〕2〕、钒钾铀矿（K2O•2V2O3•V2O5•3H2O）等。　　钒矿的分化办法有：①酸法，用硫酸或处理后得到（VO2）2SO4或VO2Cl。②碱法，用或碳酸钠与矿石熔融后得到NaVO3或Na3VO4。③氯化物焙烧法，用食盐和矿石一同焙烧得到NaVO3。　　金属钒的制取：含钒的矿藏经处理后得到五氧化二钒，再将五氧化二钒用碳、硅、铝复原得到金属钒；或用、镁复原的办法制取金属钒。　　钒是冶金工业的重要质料。在钢铁中，钒首要是以钒铁的方式参加，首要起脱氧和脱氮的效果，一起可进步钢的强度、耐性、淬透性和回火稳定性。现在，90%的钒用作钢铁增加成分出产高强度低合金钢、高速钢、工具钢、轴承钢、耐热钢、不锈钢和铸铁等。钒还用于钛合金、钴和镍基高温合金的增加剂。　　V2O5广泛用作有机和无机氧化反响的催化剂，用于出产硫酸、精粹石油。钒在电子工业中可用作电子管的阴极、栅极、X射线靶、真空管加热灯丝。硅化钒和镓化钒是杰出的金属间化合物超导材料。在玻璃工业，钒可用于制作吸收紫外线的玻璃，以及用于制作护目玻璃和防护屏等。

锂离子电池是20世纪90年代敏捷开展起来的新一代二次电池，广泛用于小型便携式电子通讯产品和电动交通工具。电池材料分为正极材料、负极材料、隔阂、电解液等。正极材料是制作锂离子电池的要害材料之一，占有电池本钱的25%以上，其功能直接影响了电池的各项功能指标，在锂离子电池中占有中心方位。 现在已产业化的锂离子电池用正极材料首要有钴酸锂、改性锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂。研讨发现，以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为代表的层状氧化镍钴锰系列材料(简称三元材料)较好地兼备了上述材料的长处，并在必定程度上补偿其缺乏，具有高比容量、循环功能安稳、本钱相对较低、安全功能较好等特色，被认为是用于混合型动力电源的抱负挑选，以及能替代LiCoO2的最佳正极材料。 三元材料的组成结构和特性 三元材料有着与LiCoO2类似的α-NaFeO2单相层状结构，其间，Li原子在3a方位，金属原子Ni、Co和Mn自在散布在金属层的3b方位，而O原子坐落6c位。 Ni是材料的首要活性物质之一，在充放电进程中，首要是Ni2+和Ni4+发作彼此转化。经过引进Ni，可进步材料的容量。 Co也是材料的首要活性物质之一，能很好地安稳材料的层状结构，一同Co3+的掺入能够按捺Ni2+进入Li+的3a方位，便于材料深度放电，然后进步了材料的放电容量。 Mn4+有着杰出的电化学慵懒，不同于Mn3+。Mn3+在材料充放电进程中会参加电极的氧化-复原反响，Mn4+在循环进程中不参加氧化-复原反响，使材料一直坚持着安稳的结构。 因而，层状结构的三元材料归纳了单一组分材料的长处，其功能优于单一组分，具有显着的三元协同效应。其根本物性和充放电渠道与LiCoO2附近，却又具有报价和环境友好优势，具有很好的市场前景。 三元材料的制备 三元材料中各元素的化学计量等到散布均匀程度是影响材料功能的要害因素，偏离了化学计量比或组成元素散布不均匀，都会导致材料中杂相的呈现。不同的制备办法对材料的功能影响较大。现在组成三元材料的办法首要有高温固相法、共沉积法、喷雾干燥法、水热法、溶胶凝胶法等。其间水热法和溶胶凝胶法因为受制备办法的约束，不适合于工业化出产。下面介绍完成产业化的几种制备办法。 高温固相法 高温固相法一般先将金属盐和锂盐按化学计量比以各种方式混合均匀，然后高温烧结直接得到产品。常用金属盐首要有金属氧化物、金属氢氧化物等。 共沉积法 共沉积法以沉积反响为根底，研讨证明，共沉积法是制备球形三元材料的最佳办法，也是现在工业化遍及选用的制备工艺。依据运用沉积剂的不同能够分为氢氧化物共沉积法、碳酸盐共沉积法。 喷雾干燥法 喷雾干燥法也是现在材料工业化制备比较看好的一种办法。该法制备的材料非常均匀，颗粒纤细，在材料的化学计量组成、描摹和粒径散布上具有优势，并且能够自动化操控，可连续出产，制备能力强。 三元材料的研讨现状 在曩昔的十几年间，镍钴锰三元材料已得到较为深入细致的研讨，功能水平不断进步。现在的研讨除了对镍钴锰三元材料动力电池的功能进行测验外，更多的是对镍钴锰三元材料进行改性，进一步进步材料的循环寿数和安全性。 不同组分的三元材料 除了LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料的研讨外，该系统其他计量比的正极材料也有必定的研讨成果。国海鹏等[5]制备了正极材料LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2并研讨了其功能，选用固相法得出了具有Co含量梯度的层状LiNi1/2Co1/6Mn1/3O2。 三元材料与其他材料的混粉 三元材料和LiMn2O4混合用于锂离子动力电池正极，在商业上已有使用。混合材料不只能够满意动力电池安全性的需求，并且碱性较强的三元材料还能按捺电解液中微量对LiMn2O4的溶解效果，改进正极材料的高温功能。 核 - 壳结构的三元材料 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2具有较高的比容量，而LiNi0.5Mn0.5O2具有很好的热安稳性。将两种材料掺合到一同，构成一种核(Li-Ni0.8Co0.1Mn0.1O2)-壳(LiNi0.5Mn0.5O2)结构的三元材料，归纳了两种材料的长处，能有效地按捺材料中Co的溶解，进步循环安稳性。该材料在1C、3.0~4.3V、600次充放电后容量坚持率为96%，一同具有杰出的热安稳性。 结语 现有产业化的钴酸锂、改性锰酸锂和磷酸铁锂在根底研讨方面现已没有技能打破，其能量密度和各种首要技能指标现已挨近其使用极限，三元材料是未来研制和产业化的干流，依据其使用范畴的不同，分别向高密度化和高电压化开展。未来的开展方针是将三元材料的压实密度进步到3.9g/cm3以上，充电电压到达4.5V，可逆比容量到达200 mAh/g，电极能量密度比钴酸锂高25%，然后全面替代钴酸锂，成为小型通讯和小型动力范畴使用的干流正极材料。