Как восстановить li ion аккумулятор: Восстановление литий-ионных аккумуляторов

Восстановление литий ионных аккумуляторов и его целесообразность

Главная » Батарейки

Литий-ионные аккумуляторы — разновидность самых долговечных и надежных источников питания, которые помогают нам буквально везде: в нотбуках, смартфонах, планшетах и другой бытовой технике, необходимой нам ежедневно. Срок службы таких батарей гораздо дольше, чем у их предшественников — никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аналогов. Однако рано или поздно может возникнуть ситуация, когда и литий-ионные АКБ тоже могут потерять былую емкость. В связи с этим, возникает вопрос, возможно ли восстановление литий-ионных аккумуляторов. Особенно актуален ответ на него в том случае, когда по той или иной причине в ближайшее время замену на новые осуществить невозможно.

Содержание

1. Особенности литий-ионных аккумуляторов
2. Почему контроллер блокирует работу литиевых батарей
3. Методы восстановления литий-ионных аккумуляторов
4. Способ №1
5. Способ №2

Особенности литий-ионных аккумуляторов

Прежде чем переходить к разговору о том, возможно ли восстановить такой тип батарей, следует ознакомиться с определенными особенностями их внутреннего устройства. Как и любая АКБ, Li ion аккумулятор превращает химическую энергию в электрическую, благодаря чему становится возможной подача тока для работы того или иного бытового устройства.

Кроме электролита любая литий-ионная батарея снабжена специальной защитной платой, главная задача которой — контролировать уровень нагрева АБК и циклы заряда-разряда. Если батарея перегрелась, контроллер автоматически прекратит ее работу. Также, если напряжение внутри неиспользуемого Ion аккумулятора 18650 упадет ниже 2,7 вольт, система сработает так, что АКБ прекратит свое функционирование.

Такая защитная плата установлена внутри литий-ионных батарей по причине их высокой взрывоопасности. Если батарейки использовать правильно, то никаких неприятных вещей не произойдет, потому что технически они рассчитаны на большое количество «заряд-разрядных» циклов. Следует иметь в виду, что если литиевую батарею долго не использовать, после глубокого разряда восстанавливать ее будет довольно проблематично: в таких случаях, она сама по себе разряжается через два-три года.

Восстановление литий-ионных аккумуляторов можно попытаться сделать, но долго они после этого проработать не смогут. Однако любителям электроники известны довольно интересные способы «реанимирования» таких аккумуляторов, несмотря на проблематичность самого процесса — хотя бы по причине установленной внутри защитной платы, с которой так и так придется столкнуться, если появится желание ненадолго «поднять» емкость литий-ионной АКБ.

Почему контроллер блокирует работу литиевых батарей

Одна из причин — короткое замыкание, которое возникает при превышении допустимых потенциалов тока внутри АКБ. Защитная плата разрывает электрическую цепь и не восстановит ее до момента устранения КЗ. Для того чтобы разблокировать батарею, в данном случае, бывает достаточно ее подсоединения к заряднику.

Также система защиты срабатывает в том случае, если в аккумуляторе произошел глубокий разряд. Если разряд глубокий, но некритичный, зарядное устройство также может спасти батарейку. Но если она разрядилась до определенного предела, система защиты просто не даст ей «включиться» в работу — в целях обеспечения безопасности. Химические процессы внутри нее могут протекать весьма опасным способом — с образованием внутри металлических литиевых кристаллов. Кристаллы образуют взрывоопасный контакт между плюсовым и минусовым полюсом АКБ, и, если на такую батарейку подать напряжение, может произойти взрыв, который и предотвращает система защиты.

Методы восстановления литий-ионных аккумуляторов

Безусловно, наилучшим решением будет не противоречить контроллеру батареи, а утилизировать старый источник питания и заменить его новым. Однако, если восстановление 18650, либо другого литий-ионного аккумулятора является принципиальным и важным вопросом именно в данный момент, можно попробовать это сделать.

Способ №1

Первый, самый легкий и доступный способ — это поместить батарею в морозилку холодильника. Конечно, он вызывает улыбку, потому что выглядит забавно. Но некоторые любители электроники утверждают, что попробовать стоит. В некоторых случаях, он срабатывает, и контроллер перестает блокировать работу аккумулятора. Может быть, это вызвано резкой сменой температурного режима, но факт остается фактом: известны случаи временного «запуска» батареек именно таким способом.

Алгоритм действий здесь рекомендуют такой:

• положить батарею в морозильную камеру холодильника;
• оставить ее там на 30-40 минут;
• извлечь АКБ из морозилки и сразу подключить к ней зарядное устройство;
• заряжать ее минуты две-три;
• отсоединить зарядное устройство;
• пусть батарея разогреется до комнатного уровня температуры;
• продолжить зарядку.

Способ №2

Если восстановление Li-Ion аккумулятора не увенчалось успехом ни после простой зарядки, ни после манипуляций с морозильной камерой и зарядным устройством, больше ничего не остается, как попытаться вскрыть батарейку и отсоединить от нее защитную плату.

Делается это так (при подобных действиях соблюдайте максимальную осторожность):

• Измерьте напряжение на контактах батареи с помощью тестера. Если оно нулевое, следуйте дальше.
• Осторожно отсоедините систему защиты в виде платы.
• Снова замерьте показатели напряжения на выходах АКБ. Оно должно стать выше, примерно 2-2,5 В, но не больше.
• Возьмите зарядное устройство с возможностью регулирования показателей тока.
• Подключите устройство к АКБ (уже без защиты).
• Установите ток до 100 мА и напряжение 4,2 В.
• Начните процесс зарядки. Если U начнет повышаться — хорошо, значит батарея еще жива. Но следите за процессом тщательно.
• Контролируйте напряжение — оно должно быть не больше 3-3,2 В.
• Заряжайте батарею таким образом не больше 10-15 минут.
• В случае, если батарея начнет сильно нагреваться, немедленно прекращайте зарядку.
• Если же все пойдет благополучно, и батарея наберет нужные показатели тока и напряжения, заряжайте ее, как обычно. Но обязательно верните перед этим защитную плату на место.

Конечно, можно гордиться тем, что батарейку удалось хотя бы ненадолго вернуть к жизни. Однако такому восстановлению подлежат далеко не все АКБ. Перед тем, как осуществлять какие-либо действия, никогда не помешает просто взглянуть на дату выпуска батарейки. Если ей три-четыре года, не мучайтесь и выбросите ее. Чем больше литий-ионный аккумулятор пробыл в бездействии, тем опаснее может быть его разборка и разогрев при подключении к нему зарядного устройства.

Помните о том, что таким способом надолго оживить аккумулятор все равно не удастся. Возможно, он поработает еще некоторое время, но стоит как можно скорее позаботиться о приобретении новых литий-ионных батареек, чтобы спокойно пользоваться ими и не экспериментировать с опасным химическим составом вышедших их строя старых литиевых элементов питания.

О том, как восстановить аккумулятор телефона, читайте здесь →

 

 

Как вам статья?

Похожие статьи

Рейтинг

( Пока оценок нет )

li-ion восстановление аккумулятора литий-ионные аккумуляторы

Восстановление Li-ion аккумуляторов на практике

Литиевые аккумуляторы

Li-ion и Li-Pol аккумуляторы Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. Техника не стоит на месте: возникают новые потребности и для их решения разрабатываются новые технологии. Так в свое время на смену никель-кадмиевым (NiCd) аккумуляторам пришли никель-металлгидридные (NiMH), а сейчас на место литий-ионных (Li-ion) пытаются выдвинуться литий-полимерные (Li-pol) аккумуляторы. NiMH аккумуляторы в какой-то степени сумели потеснить NiCd, но в силу таких неоспоримых достоинств последних, как способность отдавать большой ток, низкая стоимость и длительный срок службы, они не сумели обеспечить их полноценной замены. А вот как обстоит дело с литиевыми аккумуляторами? Каковы их особенности и чем отличаются Li-pol аккумуляторы от Li-ion? Попробуем разобраться в этом вопросе

Как правило, все мы при покупке мобильника или портативного компьютера совершенно не задумывается о том, какой аккумулятор у них внутри и в чем разница между различными их видами.

И только уже потом, столкнувшись на практике с потребительскими качествами различных аккумуляторов, начинаем анализировать и выбирать. Если вы спешите и желаете сразу получить ответ на вопрос, какой аккумулятор выбрать для своего мобильника, то остановитесь сегодня на Li-ion и дальнейшие рассуждения можете пропустить. А ищущих прошу дальше.

Для начала небольшой экскурс в историю.

Первые эксперименты по созданию литиевых батарей начались в 1912 году, но только спустя шесть десятилетий, в начале 70-х годов, они впервые появились в бытовых устройствах. Причем, подчеркну, это были именно батареи. Последовавшие вслед за этим попытки разработать литиевые аккумуляторы (перезаряжающиеся батареи) оказались неудачными из-за возникших проблем в обеспечении их безопасной эксплуатации. Литий – самый легкий из всех металлов, имеет самый большой электрохимический потенциал и обеспечивает самую большую плотность энергии. Аккумуляторы, использующие литиевые металлические электроды способны обеспечить и высокое напряжение, и превосходную емкость.

Но в результате многочисленных исследований в 80-х годах, было выяснено, что циклическая работа (заряд – разряд) литиевых аккумуляторов приводит к изменениям на литиевом электроде, уменьшающим тепловую стабильность и вызывающим потенциальную возможность выхода теплового состояния из-под контроля. В случае, когда это происходит, температура элемента быстро приближается к точке плавления лития и возникает бурная реакция с воспламенением выделяющихся газов. Так, например, большое количество литиевых аккумуляторов для мобильных телефонов, поставленных в Японию в 1991 году, было отозвано после нескольких случаев их воспламенения и причинения ожогов людям.

Из-за свойственной литию неустойчивости, исследователи повернули свой взор в сторону неметаллических литиевых аккумуляторов на основе ионов лития. Немного проиграв при этом в плотности энергии и приняв некоторые меры предосторожности при заряде и разряде, они получили более безопасные так называемые Li-ion аккумуляторы.

Плотность энергии Li-ion аккумуляторов – обычно вдвое превышает плотность стандартных NiCd [1], а в перспективе, с применением новых активных материалов, предполагается увеличить ее еще и достигнуть трехкратного превосходства над NiCd. В дополнение к большой емкости, Li-ion аккумулятор при разряде ведет себя аналогично NiCd (форма их разрядных характеристики подобна, и отличается лишь напряжением).

На сегодняшний момент существует множество разновидностей Li-ion аккумуляторов, причем можно долго говорить о преимуществах и недостатках того или иного типа, но с потребительской точки зрения отличить их по внешнему виду не представляется возможным. Поэтому отметим только те достоинства и недостатки, которые свойственны всем типам и рассмотрим причины вызвавшие появление на свет литий-полимерных аккумуляторов.

Основные преимущества:

• Высокая плотность энергии и как следствие большая емкость при тех же самых габаритах по сравнению с аккумуляторами на основе никеля.

• Низкий саморазряд.

• Высокое напряжение единичного элемента (3.6 В против 1.2 В у NiCd и NiMH), что упрощает конструкцию, и зачастую аккумулятор состоит только из одного элемента. Многие изготовители сегодня ориентируются на применение для сотовых телефонов именно такого одноэлементного аккумулятора (вспомните Nokia). Однако чтобы обеспечить ту же самую мощность, необходимо отдать более высокий ток. А это требует обеспечения низкого внутреннего сопротивления элемента.

• Низкая стоимость обслуживания (эксплуатационных расходов), поскольку отсутствует эффект памяти и не требуются периодические циклы разряда для восстановления емкости.

И недостатки:

• Для аккумулятора требуется встроенная схема защиты (что ведет к дополнительному повышению его стоимости), которая ограничивает максимальное напряжение на каждом элементе аккумулятора во время заряда и предохраняет напряжение элемента от слишком низкого понижения при разряде. Кроме того, она ограничивает максимальные токи заряда, разряда и контролирует температура элемента. В результате, возможность металлизации лития практически исключена.

• Аккумулятор подвержен старению, даже если не используется и просто лежит на полке. Процесс старения характерен для большинства Li-ion аккумуляторов. По вполне очевидным причинам, производители об этой проблеме умалчивают. Небольшое уменьшение емкости заметно после одного года, вне зависимости от того, находился аккумулятор в использовании или нет. Через два или три года он часто становится непригодным к эксплуатации. Впрочем, и аккумуляторы других электрохимических систем также имеют возрастные изменения с ухудшением своих параметров (это – особенно справедливо для NiMH, подвергающихся воздействию высокой температуры окружающей среды). Для уменьшения процесса старения храните заряженный примерно до 40 % от номинальной емкости аккумулятор в прохладном месте отдельно от телефона.

• Более высокая стоимость по сравнению с NiCd аккумуляторами.

• Затруднено быстрое тестирование [1] аккумуляторов (например, на анализаторе Cadex C7xxx), поскольку технология их изготовления до конца еще не отработана и происходят ее постоянные изменения.

Технология изготовления Li-ion аккумуляторов постоянно улучшается. Примерно каждые шесть месяцев она обновляется и становится трудно оценить, как хорошо ведут себя новые аккумуляторы после длительного хранения.

Словом, всем хорош Li-ion аккумулятор, но есть некоторые проблемы в обеспечение безопасности эксплуатации и высокая стоимость. Попытки решения этих проблем и привели к появлению литий-полимерных (Li-pol или Li-polymer) аккумуляторов.

Основное их отличие от Li-ion заложено в самом названии и заключается в типе используемого электролита. Первоначально, в 70-х годах, использовали сухой твердый полимерный электролит, похожий на пластиковую пленку и не проводящий электрический ток, но допускающий обмен ионами (электрически заряженными атомами или группами атомов).

Полимерный электролит фактически заменяет традиционный пористый сепаратор, пропитанный электролитом.

Такая конструкция упрощает процесс изготовления, более безопасна и позволяет производить тонкие аккумуляторы произвольной формы. К тому же отсутствует опасность воспламенения, поскольку нет жидкого или гелевого электролита. При толщине элемента около одного миллиметра, разработчики оборудования свободны в выборе формы, очертаний и размеров, вплоть до внедрения его во фрагменты одежды.

Но пока, к сожалению, сухие Li-polymer аккумуляторы обладают недостаточной электропроводностью при комнатной температуре. Внутреннее сопротивление их слишком высоко и не может обеспечить величину тока, требуемую для современных устройств связи и электропитания жестких дисков переносных компьютеров. В тоже время при нагревании до 60 °C и более электропроводность увеличивается до приемлемого уровня, однако для массового использования это не годится.

Исследователи продолжают работать в направлении разработки Li-polymer аккумуляторов с сухим твердым электролитом, работающим при комнатной температуре. Такие аккумуляторы, как ожидается, станут коммерчески доступными к 2005 году, будут стабильными, допускать1000 полных циклов заряда – разряда и более высокую плотность энергии, чем сегодняшние Li-ion аккумуляторы.

Тем временем, некоторые виды Li-polymer аккумуляторов в настоящее время используются в качестве резервных источников питания в жарком климате. Например, некоторые производители специально устанавливают нагревающие элементы, с помощью которых поддерживается благоприятный температурный диапазон для аккумулятора.

Вы спросите как же так, на рынке вовсю продаются Li-polymer аккумуляторы, изготовители комплектуют ими телефоны и компьютеры, а мы тут говорим, что для коммерческой эксплуатации они пока не готовы. Все очень просто. В данном случае речь идет об аккумуляторах не с сухим твердым электролитом. Для того, чтобы повысить электропроводность небольших Li-polymer аккумуляторов, в них добавляют некоторое количество гелеобразного электролита. И большинство Li-polymer аккумуляторов, используемых сегодня для мобильных телефонов, фактически являются гибридами, поскольку содержат гелеобразный электролит. Правильнее было бы их называть литий-ионными полимерными. Но большинство изготовителей в рекламных целях и для продвижения на рынке, маркируют их просто как Li-polymer. Остановимся подробнее на этом типе литий-полимерных аккумуляторов, поскольку именно они на данный момент представляют для нас наибольший интерес.

Прежде всего, в чем различие между Li-ion и Li-polymer аккумулятором с добавкой гелеобразного электролита? Хотя характеристики и эффективность обоих систем очень похожи, уникальность Li-ion полимерного (можно его и так назвать) аккумулятора в том, что в нем все же используется твердый электролит, заменяющий пористый сепаратор. Гелевый электролит добавляется только для увеличения ионной электропроводности.

Технические трудности и задержка в наращивании объемов производства задержали внедрение Li-ion полимерных аккумуляторов. Это вызвано, по мнению некоторых экспертов из-за желания инвесторов, вложивших большие деньги в разработку и массовое производство Li-ion аккумуляторов, получить свои инвестиции обратно. Поэтому они и не спешат переходить на новые технологии, хотя потенциально, при массовом производстве Li-ion полимерные аккумуляторы дешевле литий-ионных.

А теперь об особенностях эксплуатации Li-ion и Li-polymer аккумуляторов.

Их основные характеристики очень похожи. О заряде Li-ion аккумуляторов достаточно подробно рассказано в статье [2]. В добавление приведу лишь график (Рис.1) из [3], иллюстрирующий стадии заряда и небольшие пояснения к нему.

Рис.1. Стадии заряда Li-ion аккумуляторов

Время заряда всех Li-ion аккумуляторов при начальном зарядном токе в 1С (численно равном номинальному значению емкости аккумулятора) составляет около 3-х часов. Полный заряд достигается при достижении напряжения на аккумуляторе равного верхнему порогу и при уменьшении тока заряда до уровня, примерно равного 3 % от начального значения. Аккумулятор во время заряда остается холодным. Как видно из графика общее время заряда можно разделить на две стадии. В течение первой стадии (час с небольшим) напряжение на аккумуляторе растет при почти постоянном начальном токе заряда в 1С до момента первого достижения верхнего порога напряжения. К этому моменту аккумулятор заряжается примерно на 70 % от своей емкости. Затем, с началом второй стадии напряжение остается почти постоянным, а ток начинает уменьшаться до тех пор, пока не достигнет вышеуказанных 3 %. После этого заряд полностью прекращается.

Если требуется поддерживать аккумулятор все время в заряженном состоянии, то подзаряд рекомендуется проводить через 500 часов или 20 дней. Обычно его проводят при уменьшении напряжения на выводах аккумулятор до 4.05 В и прекращают при достижении 4.2 В.

Несколько слов о температурном диапазоне при заряде. Большинство разновидностей Li-ion аккумуляторов допускают заряд током в 1С при температуре от 5 до 45 ?C. При температуре от 0 до 5 ?C рекомендуется заряжать током в 0.1 С. Заряд при минусовой температуре – запрещен. Оптимальная температура при заряде от 15 до 25 градусов C.

Зарядные процессы в Li-polymer аккумуляторах почти идентичны вышеописанным, поэтому для потребителя практически совершенно ни к чему знать какой их двух типов аккумуляторов у него в руках. И все те зарядные устройства, которые он использовал для Li-ion аккумуляторов, годятся и для Li-polymer.

А теперь об условиях разряда. Обычно Li-ion аккумуляторы разряжают до напряжения 3.0 В на элемент, хотя и для некоторых разновидностей нижний порог составляет 2.5 В. Производители оборудования с питанием от аккумуляторов, как правило, разрабатывают устройства с порогом выключения 3.0 В (на все случаи жизни). Что это означает? Все просто: напряжение на аккумуляторе при включенном телефоне постепенно уменьшается и как только достигает 3.0 В, телефон предупредит вас и выключится. Однако это совсем не означает, что он перестал потреблять энергию от аккумулятора. Пусть немного, но требуется энергия для определения нажатия клавиши включения телефона и некоторых других функций. Кроме того, потребляет энергию собственная внутренняя схема управления и защиты, да и саморазряд, хоть и небольшой, но все же характерен и для аккумуляторов на основе лития. В результате, если оставить литиевые аккумуляторы на длительный срок без подзарядки, то напряжение на них упадет ниже 2.5 В. А это для них очень плохо. В этом случае возможно отключение внутренней схемы управления и защиты, и не все зарядные устройства после этого смогут заряжать такие аккумуляторы. Кроме того, глубокий разряд отрицательно сказывается и на внутренней структуре самого аккумулятора. Полностью разряженный аккумулятор должен заряжаться на первом этапе током всего в 0.1C. Словом, аккумуляторы скорее любят находиться в заряженном состоянии, чем в разряженном.

Несколько слов о температурных условиях при разряде (читай во время работы).

В основном Li-ion аккумуляторы лучше всего функционируют при комнатной температуре. Работа при повышенной температуре драматично сокращает срок их службы. Хотя и, например, свинцово-кислотный аккумулятор может иметь самую высокую емкость при температурах более чем 30°C, но длительная эксплуатация при таких условиях сокращает жизнь аккумулятора. Точно так же и Li-ion лучше работают при высоких температурах. Повышенная температура временно противодействуют внутреннему сопротивлению аккумулятора, увеличение которого является результатом старения. Но повышенная энергоотдача коротка, поскольку повышение температуры в свою очередь способствует ускоренному старению, сопровождаемому дальнейшим увеличением внутреннего сопротивления.

Исключение составляют на данный момент только литий-полимерные аккумуляторы с сухим твердым полимерным электролитом. Для них жизненно необходима температура от 60°C до 100°C. И такие аккумуляторы заняли свою нишу на рынке резервных источников в местах с жарким климатом. В резервном состоянии они находятся в теплоизолированном корпусе с встроенными элементами нагревания, питающимися от внешней сети. Применение Li-ion полимерных аккумуляторов в качестве резервных, как считают, превосходит VRLA аккумуляторы по размерам и долговечности, особенно в полевых условиях, когда управление температурой невозможно. Но их высокая цена остается сдерживающим фактором.

При низких температурах, эффективность аккумуляторов всех электрохимических систем резко понижается. В то время как температура в минус 20°C является пределом, при котором NiMH, SLA и Li-ion аккумуляторы прекращают функционировать, NiCd могут продолжать работать до минус 40°C. Отмечу только, что речь опять же идет только об аккумуляторах широкого применения.

Важно не забывать, что, хотя аккумулятор и может работать при холодных температурах, но это совсем не означает, что он автоматически может также быть заряжен при тех условиях. Восприимчивость к заряду большинства аккумуляторов при очень низких температурах чрезвычайно ограничена и ток заряда при таких условиях должен быть уменьшен до 0. 1C.

Достаточно часто  всплывает вопрос о неисправностях, возникающих при эксплуатации литий-ионных аккумуляторов. Они как правило сводятся к двум моментам:

1. аккумулятор работает, но время работы устройства от него оставляет желать лучшего. Другими словами аккумулятор потерял емкость.

2. в результате длительного хранения аккумулятора в разряженном состоянии (храните всегда заряженным и лучше отдельно от того устройства для питания которого он предназначен), напряжение на его выводах отсутствует и никакой зарядник не может его зарядить

Если в первом случае, как правило, уже ничего не поделать, то во втором – аккумулятор можно попытаться реанимировать. Вот как это предлагают делать на основе своего личного опыта некоторые умельцы.

Amicell, 17-01-2002. Для начала попробуйте по простому. На стандартном источнике установите максимальное напряжение 4.2 (4.1) вольта и ограничение по току например 200 мА и подключите на контакты батареи, соблюдая полярность. Если плата защиты откроется и потечет ток оставьте в заряде на часик. Потом можно перейти на стандартное зарядное устройство. Если нет тока, надо открыть и проверить в чем дело в батарее или плате защиты. Из опыта – до 70 процентов открываются и работают нормально. После цикла заряда желательно проверить внутреннее сопротивление аккумулятора или поставить его на разряд током при котором он должен эксплуатироваться. Если напряжение в норме под током – аккумулятор можно вернуть к работе. Единственное что мы не сделали – не проверили емкость, те не знаем – а сколько времени он будет работать. Фактически мы оценили состояние аккумулятора на конкретный момент. Для полной оценки надо конечно провести проверку емкости тоже.

олегМ 18-04-2002. Несколько раз было такое: нулевое напряжение на LI-Ion- ных аккумуляторах, любые попытки распознать Кадексом были безрезультатны.Помогло вскрытие умерших, кратковременное подключение (с соблюдением полярности) источника постоянного тока непосредственно на элементы . После минуты “терапии” небольшое напряжение на элементах распознается Кадексом.Ну а далее либоExt.Prime (что предпочтительнее на мой взгляд), либо Prime. Результат был положительным. Полагаю, что при разряде ниже минимального,схема управления не дает подключиться к элементам даже для заряда. Если упустить момент, то можно лишиться АКБ, в Li-Ion-ных происходят необратимые процессы.

ricardas 20-04-2002. Я посоветовал бы податъ 4V ( больше не надо толъко испортите ячейку ) на выводы Li – ion ячейки. Надо открыть корпус аккумулятора. 1 – 2 минуты и если на ячейке напряжение поднимется до 3,4 V …….. 3,8V схема упровления должна начатъ срабатыватъ и от нормалънай подачи питания.

Как известно внутри Li-ion аккумулятор состоит из собственно элемента (ячейки) и схемы управления, которая обеспечивает защиту элемента от превышения и понижения напряжения при заряде и разряде выше и ниже допустимых значений соответственно, а также защиту по току. Запитывается схема управления непосредственно от самого элемента. Поскольку при глубоком разряде элемента – напряжения питания для работы схемы управления не хватает, то она перестает работать.

Исправить такую ситуацию можно аккуратным вскрытием корпуса умершего аккумулятора.

Убедитесь с помощью вольтметра, что напряжение непосредственно на элементе аккумулятора находится ниже 2…2.5 вольт. Если напряжение на элементе выше 2.5 вольт причина неисправности аккумулятора скорее всего в схеме управления и ее необходимо заменить на аналогичную от подобного аккумулятора.

Кратковременно подайте прямо (минуя схему управления) на элемент (ячейку) аккумулятора постоянное напряжение 4,0 с соблюдением полярности “+” на “+”, “-” на “-“. При этом ток источника напряжения необходимо ограничить на уровне (как описано выше) примерно 200 мА (можно и меньше). При работоспособном элементе напряжение на нем возрастет до нормального уровня (>3 вольт), обеспечивающего включение схемы управления.

Откуда взять постоянное напряжение? Для этой цели хорошо годятся различного рода лабораторные источники питания с регулирумым напряжением на выходе и наличием режима стабилизации по току. Также можно приспособить для этой цели самодельный или готовый стабилизатор напряжения, выходной ток которого можно ограничить через гасящее сопротивление (надо считать с применением закона Ома).

Li-ion аккумуляторы (элементы), вышедшие из строя, не могут быть восстановлены циклической тренировкой или какими-либо другими способами. Снижение емкости, повышение внутреннего сопротивления у них в процессе эксплуатации необратимо, потому что металлы, применяемые в их элементах разработаны для работы только в течение определенного времени. Это сделано, в частности, по причинам экологической безопасности, т.к. некоторые компоненты, используемые для увеличения емкости Li-ion аккумуляторов, высоко токсичны. В процессе работы уровень токсичности уменьшается до разумно низкого уровня.

Как восстановить литий-ионные батареи

Литий-ионные батареи предпочтительны для многих портативных устройств благодаря более высокому напряжению, плотности энергии и более низкой скорости саморазряда. Они также имеют более длительный срок службы, чем стандартные свинцово-кислотные батареи, примерно в три раза дольше.

После использования литий-ионного аккумулятора в течение пары или более лет скорость его деградации начинает влиять на его производительность. В конце концов, он начинает медленно заряжаться, быстро теряет мощность и вообще перестает заряжаться. На данный момент он считается мертвым.

К счастью, вы можете вернуть к жизни разряженные литий-ионные аккумуляторы, восстановив их . Восстановление литий-ионных аккумуляторов восстанавливает большую часть их емкости, что позволяет использовать их дольше.

Что такое литий-ионные аккумуляторы?

Это перезаряжаемые батареи, содержащие ионы лития в неводном электролите. Электролит включает соль лития, растворители и добавки. Ионы перемещаются от отрицательного электрода (анода) к положительному электроду (катоду) через электролит во время разряда. При зарядке ионы перемещаются от катода к аноду.

Можно ли восстановить литий-ионные аккумуляторы?

Да, вы можете восстановить литий-ионные аккумуляторы после того, как они перестанут работать на полную мощность . Восстановление позволяет сэкономить на покупке новой батареи, которая обычно составляет около 25% от стоимости вашего устройства. Это также сводит к минимуму загрязнение окружающей среды, возникающее при производстве новых батарей.

Хитрость заключается в том, чтобы сделать это до того, как напряжение батареи упадет ниже минимального. Когда напряжение 3,7 падает ниже 1,5 вольт, восстановить его практически невозможно и слишком опасно.

Как оживить литий-ионные аккумуляторы?

Всего за несколько шагов вы сможете оживить разряженные литий-ионные аккумуляторы. Вам понадобятся следующие инструменты:

• Вольтметр
• Защитные очки
• Источник питания
• Зарядное устройство
• Обычное зарядное устройство
• Источник питания

Затем выполните следующие действия: Правильное состояние

Отключите устройство от источника питания, выключите его и извлеките аккумулятор. С помощью вольтметра снимите показания напряжения. Если напряжение ниже исходного, продолжайте процесс. Но если оно ниже 1,5 В для обычной батареи 3,7 В, пришло время приобрести новую. Аккумулятор с таким низким напряжением будет поврежден при попытке перезарядки, что представляет угрозу безопасности.

Используйте зарядное устройство для зарядки аккумулятора

Когда напряжение литий-ионного аккумулятора снижается, он переходит в спящий режим, что делает невозможным зарядку от обычного зарядного устройства. Только восстановительное зарядное устройство может вывести его из этого режима, позволяя снова принять заряд. Подойдет и обычное зарядное устройство с функцией восстановления. Держите рекавери до тех пор, пока батарея не проснется, или до тех пор, пока указано в руководстве.

Используйте обычное зарядное устройство

После использования восстановительного зарядного устройства снова подключите аккумулятор к обычному зарядному устройству. Дайте ему зарядиться до полной емкости. Для большинства литий-ионных аккумуляторов это занимает около трех часов.

Разрядить батарею

После полной зарядки батареи полностью разрядить ее. Вы можете разрядить его, подключив к высоковольтному устройству, например к фонарику.

Заморозить

После полной разрядки батареи поместите ее в герметичный пакет и храните в морозильной камере. Следите за тем, чтобы в пакет не попала вода — перед помещением в морозильную камеру аккумулятор должен быть полностью сухим. Держите его в морозильной камере не менее 24 часов.

Размораживание

Достаньте батарею из морозильной камеры и дайте ей оттаять до комнатной температуры. Это займет около 8 часов.

Полная зарядка

Зарядите аккумулятор до полной емкости с помощью обычного зарядного устройства.

Советы по безопасности и предупреждения при восстановлении литий-ионных аккумуляторов

Электролит внутри литий-ионных аккумуляторов легко воспламеняется, пока элемент находится под давлением. Риск взрыва увеличивается, когда элементы получают специальный заряд от зарядного устройства-рекуператора. Поэтому всегда надевайте защитные очки при восстановлении аккумуляторов.

Советы по продлению срока службы литий-ионных аккумуляторов

С момента первого использования литий-ионный аккумулятор постоянно подвергается химическим реакциям, вызывающим деградацию его различных компонентов. Деградация в конечном итоге приводит к снижению его емкости и способности отдавать энергию.

Вы не можете остановить это ухудшение, но вы можете замедлить его, чтобы обеспечить оптимальную работу аккумулятора в течение более длительного времени. Вот советы о том, как продлить срок службы батареи:

Избегайте экстремальных состояний заряда

Зарядка до 100 % или разрядка аккумулятора до 0 % подвергают его стрессу. Многие производители потребительских товаров рекомендуют держать устройства заряженными на уровне 20-80%, чтобы избежать этого.

Не оставляйте надолго в разряженном состоянии

Если аккумулятор полностью разрядился, вскоре после этого зарядите его. Если оставить его разряженным на длительное время, существует риск внутреннего короткого замыкания и снижения напряжения, что может привести к необратимому повреждению аккумулятора.

Избегайте воздействия экстремальных температур

Как экстремально высокие, так и низкие температуры ускоряют разрушение литий-ионных аккумуляторов . Избыточное тепло усиливает химические реакции внутри аккумулятора, ускоряя деградацию его компонентов. Во избежание этого храните батарею или устройство с ней при комнатной температуре, избегая прямого солнечного света или других источников тепла.

Избегайте зарядки аккумулятора при температуре ниже 32 градусов по Фаренгейту, так как это может привести к необратимому повреждению аккумулятора. При низких температурах ионы образуют покрытие на аноде, значительно уменьшая поток энергии через электролит. Если вы не уменьшите скорость зарядки, чтобы соответствовать меньшему количеству ионов, доступных в электролите, батарея будет повреждена.

Часто задаваемые вопросы – Как восстановить литий-ионные аккумуляторы?

Работает ли замораживание литий-ионного аккумулятора?

Как узнать, что мой литий-ионный аккумулятор неисправен?

Если ваша батарея не заряжается или не держит заряд долго, это плохо. Батарея, которая также долго заряжается или нагревается во время зарядки, повреждена.

Хотя это признаки поврежденной литий-ионной батареи, самый верный способ определить, повреждена ли она, — это измерить ее напряжение. Если показание напряжения ниже исходного, батарея неисправна.

Вредят ли литий-ионные аккумуляторы, если их не использовать?

Да, литий-ионные батареи могут выйти из строя, если они не используются в течение длительного времени. Даже когда аккумулятор не используется, элементы аккумулятора саморазряжаются. Несмотря на то, что скорость саморазряда низкая, ее количество увеличивается, когда батарея не используется в течение многих месяцев.

Помимо саморазряжающихся элементов, некоторые внутренние компоненты батареи также потребляют электричество. К ним относятся конденсаторы и резисторы. Со временем эти два действия могут привести к разрядке аккумулятора. Когда аккумулятор долго остается разряженным, напряжение упадет ниже исходного и выйдет из строя.

При каком напряжении разряжается литий-ионный аккумулятор?

Если напряжение вашей литий-ионной батареи 3,7 В падает ниже 1,5 В, она разряжена. Большинство литий-ионных аккумуляторов имеют номинальное напряжение между 3,7 В-4,2 В . Минимальное безопасное напряжение обычно составляет около 2,7 В, и производители обычно указывают его в инструкции. Когда напряжение батареи опускается ниже указанного минимального напряжения, она разряжается.

Есть ли у литий-ионных аккумуляторов память?

Как правило, литий-ионные аккумуляторы не имеют памяти . Поэтому зарядка аккумулятора, когда он разряжен лишь частично, не повлияет на его емкость. Однако исследования показали, что литий-ионный фосфат, материал, обычно используемый в качестве катода в этих батареях, восприимчив к памяти.

Сколько раз можно заряжать литий-ионный аккумулятор?

Вы можете перезарядить литий-ионный аккумулятор примерно 300-500 раз . Это среднее количество циклов зарядки, которое может потребоваться, прежде чем его емкость начнет ухудшаться, а также другие аспекты. Однако некоторые литий-ионные аккумуляторы, используемые в электромобилях и других устройствах, поддерживают более длительные циклы зарядки.

Можно ли перезарядить литий-ионные аккумуляторы?

Литий-ионные батареи могут перезаряжаться , но современные батареи поставляются с системами управления батареями, которые предотвращают это. Без этой системы перезарядка нагревает батарею, увеличивает риск ее взрыва и сокращает срок ее службы.

Могут ли литий-ионные аккумуляторы заменить NiCd?

Вместо никель-кадмиевых аккумуляторов можно использовать литий-ионные аккумуляторы. Однако не все литий-ионные батареи могут заменить батареи Nicas, замена зависит от типа батарей и области применения, для которой вы хотите их использовать. Как правило, убедитесь, что батареи имеют одинаковое напряжение и размер.

Вывод

Восстановление литий-ионных аккумуляторов — это простая вещь, которую вы можете сделать, чтобы принести пользу окружающей среде, которая также сэкономит ваши деньги — до тех пор, пока вы проходите этот процесс до того, как он достигнет минимального напряжения!

Восстановление и регенерация отработавших литий-ионных аккумуляторов автомобилей, использующих новые источники энергии

Введение

Энергетическая безопасность, загрязнение окружающей среды и ухудшение климата считаются тремя основными проблемами, ограничивающими мировое развитие со времен промышленной революции. Чтобы уменьшить загрязнение окружающей среды и решить энергетические проблемы, новые энергетические автомобили активно продвигаются по всему миру. Литий-ионные аккумуляторы (LIB) заняли мировой рынок аккумуляторов и стали первым выбором силовых аккумуляторов благодаря преимуществам высокой плотности мощности, низкого саморазряда, высокого среднего выходного напряжения и длительного срока службы (Deng, 2015). ; Чой и Ван, 2018 г.; Хуанг и др., 2018 г.; Ли и др., 2018 г.) (рис. 1А). Однако внутренняя структура ЛИА может стать необратимой после сотни циклов зарядки и разрядки, что приведет к блокировке диффузионного канала Li 9.0203 + и в конечном итоге приводит к деактивации и утилизации LIB. Поэтому средний срок службы ЛИА составляет всего 3-5 лет (Palacin and Guibert, 2016). С быстрым увеличением потребления LIB количество израсходованных LIB также резко возросло во всем мире. Прогнозируется, что количество израсходованных ЛИА в 2020 г. превысит 25 млрд единиц, т. е. 500 тыс. т (Zeng et al. , 2014).

Рисунок 1. (A) Мировые продажи автомобилей на новых источниках энергии с 2015 по 2019 год (B) Состав и доля каждого компонента LIB (Winter and Brodd, 2004). (C) Средние цены на основные металлы в отработанных ЛИА с 2010 по 2019 год. (D) Технологическая схема переработки ценных металлов из отработанных ЛИА. Данные (A,C) получены в результате сопоставления общедоступных данных.

Отработанные ЛИА в основном состоят из катодных и анодных материалов, электролитов, диафрагм, связующих веществ и оболочки (Winter and Brodd, 2004) (рис. 1B). Если с отработавшими ЛИА не обращаться должным образом, электролиты и диафрагмы вызовут загрязнение фтором и органическими веществами (Lv et al., 2017), а материалы катода/анода могут привести к загрязнению тяжелыми металлами. С другой точки зрения, отработанные ЛИА также известны как «городская шахта», которые содержат карбонатные органические растворители, гексафторфосфат лития и большую долю ценных металлических элементов (Li, Co, Ni, Cu, Fe, Al и др. ) (Мешрам и др., 2014; Харпер и др., 2019).) (рис. 1С). Элементы Li, Co и Ni в катодных материалах составляют 2 ~ 12 %, 5 ~ 30 % и 0 ~ 10 % соответственно. Cu и Al в основном используются для токосъемников с содержанием 7 ~ 17 % и 3 ~ 10 % соответственно, а Fe во внешней оболочке находится в диапазоне 0 ~ 25 % (Lv et al., 2017; Choi and Ван, 2018; Хуанг и др., 2018). Содержание некоторых ценных металлов в отработанных ЛИА выше, чем в соответствующих первичных рудах. Следовательно, рациональная утилизация и регенерация отработанных ЛИА способствуют уменьшению нехватки высококачественных первичных ресурсов лития, кобальта и никеля, а также являются важным аспектом экологичного и устойчивого развития новой энергетической отрасли.

Технологии переработки и регенерации

Технологии переработки и регенерации отработанных ЛИА можно разделить на три этапа (Joulié et al., 2014; Sa et al., 2015; Zhao et al., 2020): (1) Предварительная обработка, состоящая из двумя процессами первичного и вторичного процессов (Yang et al. , 2015). (2) Переработка электродных материалов, включая гидрометаллургические, пирометаллургические и биологические металлургические методы или их комбинированные методы (Nirmale et al., 2017; Winslow et al., 2018). (3) Высокоэффективная регенерация электродных материалов, включающая получение прекурсоров из разделения и осаждения ценных металлов методами соосаждения (Liu et al., 2018), золь-гель (Li et al., 2017), гидротермального (Янг и др., 2015) и прокаливание при высокой температуре (рис. 1D). Среди этапов предварительная обработка выступает в качестве основы всего процесса обработки, а выщелачивание ценных металлов является предпосылкой для комплексного извлечения металлических компонентов. Последним этапом регенерации является основной процесс, который может генерировать продукты с высокой добавленной стоимостью из ЛИА (Zheng et al., 2018).

Переработка отработавших ЛИА

Основной целью переработки и восстановления отработанных ЛИА является эффективное извлечение ценных металлических элементов. Гидрометаллургический процесс может извлекать и очищать аккумуляторные материалы из отработанных ЛИА, а заявленные выходы выщелачивания Li, Ni, Co и Mn превышают 90% (Meshram et al., 2015; Liu et al., 2018). Однако чрезмерное потребление кислоты и щелочи вызовет вторичное загрязнение и легко вызовет коррозию оборудования (Yao et al., 2018). Пирометаллургическое термическое восстановление отработанных ЛИА позволяет получить металлическую фазу Ni-Co-Fe и шлаковую фазу, состоящую из оксидов Li и Mn (Meshram et al., 2014), в то время как недостатки высокой температуры (выше 1300°C ), высокое энергопотребление, высокое загрязнение и низкая эффективность извлечения лития ограничивают его применение. Процесс биологической металлургии считается наиболее экологически благоприятным методом, который достигается за счет использования неорганических и органических кислот, образующихся в результате метаболизма различных микроорганизмов и штаммов, для растворения отработанных материалов ЛИА. Было предложено, чтобы извлечение металлов 100 % Cu, 100 % Li, 77 % Mn, 75 % Al, 64 % Co и 54 % Ni могли быть достигнуты биологическим методом (Назанин, Мусави, 2017). Однако этот метод все еще находится на лабораторной стадии из-за проблем, связанных с низкой скоростью экстракции, жесткими требованиями к среде выживания штаммов и длительным циклом культивирования штаммов (Назанин и др., 2018; Чжао и др., 2019).).

Регенерация отработанных ЛИА

Во всех существующих процессах промышленной переработки отработанных ЛИА избирательное разделение связанных компонентов по-прежнему является узким местом для экономии затрат и совершенствования технологий, и технологии регенерации материалов аккумуляторов могут хорошо решить эту проблему. Он использует характеристики сосуществования и совместной экстракции ионов ценных металлов в сложной системе для регенерации материалов батареи, что образует обработку с обратной связью, имеющую большой потенциал развития.

Для реализации высокоэффективной регенерации ценных компонентов, извлеченных из отработанных ЛИА, исследователи разработали вспомогательные технологии, такие как регенерация соосаждением-кальцинацией, регенерация золь-гель-кальцинирование, регенерация гидротермальным кальцинацией и т. д. Среди которых подход соосаждения рассматривается как многообещающий метод, поскольку ценные компоненты могут синергетически, равномерно и комплексно осаждаться из фильтрата электродных материалов. Сообщается, что материалы аккумуляторов, приготовленные методом соосаждения, соответствуют стандартам коммерческих аккумуляторов (удельная емкость начального разряда составляет 172,9мА·ч·г ⁻¹ ) (Liu et al., 2018). Однако неизбежно расходуется большое количество щелочных реагентов, а неправильный контроль кислотности раствора может привести к проблемам осаждения, адсорбции и агломерации. Золь-гель метод заключается в добавлении соответствующего комплексообразователя в выщелачивающий раствор. После равномерного перемешивания, гидролиза и полимеризации протекают реакции с образованием стабильной прозрачной золевой системы. Катодный материал может быть регенерирован после сушки и прокаливания. Золь-гель метод позволяет избежать использования большого количества щелочного раствора, а также может измельчать частицы материала и улучшать однородность элемента. Электрохимические характеристики подготовленного аккумуляторного материала эквивалентны характеристикам коммерческих катодов NCM (Li et al., 2017) (начальная удельная разрядная емкость составляет 1490,8 мА·ч·г ⁻¹ ). Однако для обеспечения полного осаждения будут использоваться большие количества комплексообразователей и флокулянтов, что удорожает этот процесс. Гидротермальный метод представляет собой реакцию гидролиза, поликонденсации и дегидратации в условиях высокой температуры и высокого давления, что позволяет эффективно контролировать размер частиц продукта и улучшать кристалличность продукта. Электрохимические характеристики материала аккумулятора, полученного гидротермальным методом, эквивалентны сырью, синтезированному в тех же условиях (Yang et al., 2015) (начальная удельная разрядная емкость составляет 147,6 мА·ч·г·9).0203-1 ). Однако у него есть недостатки, заключающиеся в длительном времени реакции, мелких частицах осадка и сложном извлечении. Кроме того, характеристики регенерированных аккумуляторных материалов трудно соответствовать стандартам коммерческих аккумуляторных материалов из-за неконтролируемого состава и доли ценных компонентов в восстановленном продукте. Все это сдерживает дальнейшее развитие переработки и регенерации отработавших ЛИА. Все предприятия по переработке отработанных ЛИА заслуживают изучения вопроса о том, как повысить эффективность рециркуляции и реализовать ценное использование переработанных продуктов (Deng, 2015; Swain, 2017; Yang et al., 2018).

Индустриализация

В настоящее время в мире существует несколько крупных предприятий по переработке литий-ионных аккумуляторов, например, Umicore, дочерняя компания Toshiba, TERUME, Sumitomo Metal Mining, INMETCO, Toxco и AEA Technologies из Великобритании. Однако общий масштаб невелик, и некоторые ключевые технологии необходимо прорвать. В настоящее время некоторые этапы технологии регенерации отработавших ЛИА являются независимыми друг от друга, интеграционными конструкциями для коротких процессов, которые должны выполняться инженерами. Кроме того, вспомогательное оборудование и услуги по переработке должны обновляться по мере развития технологий. Как добиться сосуществования отработанных ЛИА и окружающей среды, а также как эффективно утилизировать и перерабатывать отработанные ЛИА, стали важным вопросом, стоящим перед устойчивым развитием аккумуляторной промышленности (Swain, 2017; Zhang et al. , 2018). .

Выводы

Транспортная промышленность на новых источниках энергии является стратегической развивающейся отраслью во многих странах, переработка и регенерация отработанных ЛИА стали узким местом ее устойчивого развития. Общий обзор современных технологий рециклинга и промышленной действительности показывает, что существует еще много проблем, например, недостаточное исследование механизмов рециклинга, незрелость технологий направленного преобразования, неполная утилизация интегрированных систем, отсталый уровень технологий и оборудования, низкая добавленная стоимость рециклируемых отходов. продукты, а также серьезное вторичное загрязнение. Предполагается, что ключевые моменты и трудности в обращении с отработавшими ЛИА в основном существуют в следующих четырех аспектах: каскадная утилизация батареи, безвредная утилизация электролита, использование ресурсов катодных и анодных материалов, а также переработка и регенерация батареи. материалы. Каскадное использование батареи заключается в применении ослабления мощности до <80% к национальной энергосистеме, основному оборудованию и другим областям, которые имеют относительно низкие требования к батареям. Когда емкость составляет <50%, выполняется последующая обработка восстановления и регенерации. На основе сравнительного анализа состояния исследований различных процессов переработки становится ясно, что основным узким местом, ограничивающим промышленное применение и широкомасштабное продвижение технологий, является следующее: (1) на этапе предварительной обработки отработавших ЛИА: низкая эффективность и степень автоматизации селективного разделения электродно-активных веществ сдерживают дальнейшее повышение эффективности разделения. (2) На этапе извлечения ценных компонентов материалов аккумуляторов трудно сбалансировать селективность выщелачивания электродных материалов и эффективность извлечения. В процессе очистки расходуется большое количество кислоты и щелочи, усложняется процесс восстановления, низкая степень интеграции каждой обработки. (3) На стадии регенерированного материала батареи трудно точно контролировать валентное состояние регенерированных металлов, и характеристики регенерированного материала все еще нуждаются в дальнейшем улучшении. Кроме того, общий производственный процесс является длительным, а потребление энергии высоким.

Ввиду вышеуказанных проблем исследователям предлагается осуществить технологические прорывы и теоретические инновации в следующих аспектах: (1) новая технология разделения (например, интеллектуальная вертикальная вихретоковая сепарация) может быть принята для реализации эффективного и селективного разделение каждого компонента электродного материала. (2) Для решения проблемы высокого энергопотребления в традиционном процессе пирометаллургии и больших выбросов отработанной жидкости из процесса гидрометаллургии технология низкотемпературного обжига аммиака может быть использована в качестве потенциального процесса для замены существующего высокотемпературного термического восстановления углерода и кислотное выщелачивание. Это может снизить температуру обработки отработанных ЛИА, избежать использования больших количеств сильных кислотно-щелочных и восстановительных агентов, сэкономить энергию и уменьшить образование отходов. (3) В процессе восстановления ресурсов каскада и безвредной очистки электролитов должна осуществляться разумная увязка технологий и интеграция процессов. Разработайте вспомогательную технологию и усиливающие агенты, чтобы повысить степень распознавания реакции целевой группы, удовлетворить требования быстрой интеграции процессов и реализовать эффективное использование ресурсов. (4) Для технологии регенерации материала батареи новая технология обработки порошка (например, высокотемпературная шаровая мельница) считается совместной кальцинацией, рафинированием, гомогенизацией и точным контролем валентности материалов, чтобы уменьшить введение примесей.

Вклад автора

QZ разработала концепцию и дизайн статьи. WL обеспечил поиск литературы. LH осуществлял редактирование рукописи. CL, MJ и JS выполнили обзор рукописи. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Финансирование

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (№ 52074078), Китайским фондом естественных наук провинции Ляонин (№ 2019-MS-127) и фондами фундаментальных исследований центральных университетов. (№ N2025035).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Обрабатывающий редактор объявил об общей принадлежности, хотя и не о сотрудничестве, с авторами QZ, LH, WL, CL, MJ и JS.

Ссылки

Чой С. и Ван Г.-Х. (2018). Усовершенствованные литий-ионные аккумуляторы для практического применения: технология, разработка и перспективы на будущее. Доп. Матер. Технол . 3:1700376. doi: 10.1002/admt.201700376

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дэн Д. (2015). Литий-ионные аккумуляторы: основы, прогресс и вызовы. Науки об энергетике. англ . 3, 385–418. doi: 10.1002/ese3.95

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Харпер Г., Соммервиль Р., Кендрик Э., Дрисколл Л., Слейтер П., Столкин Р. и др. (2019). Переработка литий-ионных аккумуляторов от электромобилей. Природа 575, 75–86. дои: 10.1038/s41586-019-1682-5

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Хуанг, Б., Пан, З.-Ф., Су, X.-Y., и Ан, Л. (2018). Утилизация литий-ионных аккумуляторов: последние достижения и перспективы. Дж. Источники питания 399, 274–286. doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.07.116

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Жулье М., Локурне Р. и Билли Э. (2014). Гидрометаллургический процесс восстановления ценных металлов из отработанных литий-ионных аккумуляторов на основе литий-никель-кобальт-алюминий-оксид. J. Источники питания 247, 551–555. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.08.128

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, L., Bian, Y.-F., Zhang, X.-X., Guan, Y.-B., Fan, E., Wu, F., et al. (2017). Процесс переработки материалов смешанного катода из отработанных литий-ионных аккумуляторов и кинетика выщелачивания. Управление отходами . 71, 362–371. doi: 10.1016/j.wasman. 2017.10.028

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Li, L., Zhang, X.-X., Li, M., Chen, R.-J., Wu, F., Amine, K., et al. (2018). Переработка отработанных литий-ионных аккумуляторов: обзор современных процессов и технологий. Электро. Энер. Версия . 1, 461–482. doi: 10.1007/s41918-018-0012-1

CrossRef Full Text | Google Scholar

Лю П.-К., Сяо Л., Тан Ю.-В., Чжу Ю.-Р., Чен Х. и Чен Ю.-Ф. (2018). Ресинтез и электрохимические характеристики LiNi _0,5 Co _0,2 Mn _0,3 O ₂ из отработанного катодного материала литий-ионных аккумуляторов. Вакуум 156, 317–324. doi: 10.1016/j.vacuum.2018.08.002

Полный текст CrossRef | Академия Google

Lv, W.-G., Wang, Z.-H., Cao, H.-B., and Sun, Y. (2017). Критический обзор и анализ утилизации отработанных литий-ионных аккумуляторов. ACS Sustain. хим. англ . 6, 1504–1521. doi: 10.1021/acssuschemeng.7b03811

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Мешрам П. , Пандей Б.-Д. и Манкханд Т.-Р. (2014). Извлечение лития из первичных и вторичных источников путем предварительной обработки, выщелачивания и разделения: всесторонний обзор. Гидрометаллургия 150, 192–208. doi: 10.1016/j.hydromet.2014.10.012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мешрам П., Пандей Б.-Д. и Манкханд Т.-Р. (2015). Гидрометаллургическая переработка отработанных литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) в присутствии восстановителя с акцентом на кинетику выщелачивания. Хим. англ. Дж . 281, 418–427. doi: 10.1016/j.cej.2015.06.071

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Назанин Б.-Х., Мохаммад М.-С. и Махса Б. (2018). Использование адаптированного толерантного металла Aspergillus niger для повышения эффективности биовыщелачивания ценных металлов из отработанных литий-ионных аккумуляторов мобильных телефонов. Дж. Чистый. Товар . 197, 1546–1557. doi: 10.1016/j.jclepro.2018.06.299

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Назанин Б. -Х., Мусави С.-М. (2017). Повышенное извлечение ценных металлов из отработанных литий-ионных аккумуляторов за счет оптимизации органических кислот, продуцируемых Aspergillus niger . Управление отходами . 60, 666–679. doi: 10.1016/j.wasman.2016.10.034

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Нирмале Т.-К., Кале Б.-Б. и Варма А.-Дж. (2017). Обзор связующих материалов и электродов на основе целлюлозы и лигнина: маленькие шаги к экологичной литий-ионной батарее. Междунар. Дж. Биол. Макромоль . 103, 1032–1043. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2017.05.155

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Паласин М.-Р. и Гвиберт Д.-А. (2016). Почему аккумуляторы выходят из строя? Наука 351, 1253292–1253292. doi: 10.1126/science.1253292

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Sa, Q., Gratz, E., He, M., Lu, W.-Q., Apelian, D., and Wang, Y. (2015). Синтез высокопроизводительного LiNi _1/3 Mn _1/3 Co _1/3 O ₂ из потока восстановления литий-ионного аккумулятора. Дж. Источники питания 282, 140–145. doi: 10.1016/j.jpowsour.2015.02.046

CrossRef Полный текст | Академия Google

Суэйн Б. (2017). Восстановление и переработка лития: обзор. сент. Очищение. Технол . 172, 388–403. doi: 10.1016/j.seppur.2016.08.031

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уинслоу К.-М., Ло С.-Дж. и Таунсенд Т.-Г. (2018). Обзор растущей озабоченности и потенциальных стратегий обращения с отработанными литий-ионными батареями. Дж. Окружающая среда. Управление . 129, 263–277. doi: 10.1016/j.resconrec.2017.11.001

CrossRef Полный текст | Академия Google

Винтер М. и Бродд Р.-Дж. (2004). Что такое батареи, топливные элементы и суперконденсаторы? Хим. Версия . 104, 4245–4270. doi: 10.1021/cr020730k

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Ян Л. , Си Г.-Х. и Си Ю.-Б. (2015). Извлечение Co, Mn, Ni и Li из отработанных литий-ионных аккумуляторов для изготовления LiNi _x Co _y Mn _z O ₂ катодных материалов. Керам. Интервал . 41, 11498–11503. doi: 10.1016/j.ceramint.2015.05.115

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yang, Y.-X., Meng, X.-Q., Cao, H.-B., and Lin, X. (2018). Селективное извлечение лития из отработанных литий-железо-фосфатных аккумуляторов: устойчивый процесс. Зеленая химия . 20, 3121–3133. doi: 10.1039/C7GC03376A

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Яо Ю.-Л., Чжу М.-Ю., Чжао З., Тонг Б.-Х., Фань Ю.-К. и Хуа З.-С. (2018). Гидрометаллургические процессы переработки отработанных литий-ионных аккумуляторов: критический обзор. ACS Sustain. хим. англ . 6:8b03545. doi: 10.1021/acssuschemeng.8b03545

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Цзэн, С.-Л., Ли, Дж.-Х., и Сингх, Н. (2014). Переработка отработанных литий-ионных аккумуляторов: критический обзор. Крит. Преподобный Окружающая среда. науч. Технол . 44, 1129–1165. doi: 10.1080/10643389.2013.763578

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, X.-X., Li, L., Fan, E., Xue, Q., Bian, Y.-F., Wu, F., et al. (2018). На пути к устойчивой и систематической переработке отработанных аккумуляторных батарей. Хим. соц. Ред. 47, 7239–7302. doi: 10.1039/C8CS00297E

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

Чжао, Дж.-Дж., Чжан, Б.-Л., Се, Х.-В., Цюй, Дж.-К., Цюй, X., Син, П.-Ф., и др. др. (2020). Гидрометаллургическое восстановление отработанных катодов литий-ионных аккумуляторов на основе кобальта с использованием этанола в качестве восстановителя. Окружающая среда. Рез. Письмо . 181:108803. doi: 10.1016/j.envres.2019.108803

PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Чжао, Ю.-Л., Юань, X.