Ultrasonidos utia'al u reciclaje baterías iones litio

  • Baterías u iones litio, usadas ti' coches eléctricos ts'o'ok talo'ob utia'al k'íiwiko' masivo yéetel, Buka'aj u ba'al u reciclaje k'a'ana'an u desarrollado.
  • Lixiviación ultrasonidos u ti'al jump'éel láaka eficiente, respetuoso ka'a jeets' recuperar metales bey mix, Li, Mg, Co, etc baterías iones litio.
  • Le kaambalilo'ob ultrasónicos industriales u Hielscher utia'al u aplicaciones lixiviación le fiables yéetel robustos yéetel u páajtal integrar uchik ti' le páak'alo'obo' u reciclaje existentes.

Reciclaje baterías iones litio

Le baterías iones litio le ampliamente utilizadas ti' kisbuuts'o'ob eléctricos (EV), computadoras portátiles yéetel teléfonos celulares. Lela' u k'áat u ya'al ti' le baterías ku iones litio gastadas le jump'éel desafío ma'alo'ob en cuanto a le gestión yéetel reciclaje residuos. Le baterías ku jump'éel Páaybe'en controlador Baajux utia'al le kisbuuts'o'ob eléctricos, ka u eliminación xan le costosa. Le aspectos ambientales yéetel económicos impulsan jump'éel bucle reciclaje cerrado, ts'o'ok u le residuos baterías ya'alik u materiales valiosos yéetel ku yáantiko'ob xu'ulsiko'ob huella carbono fabricación baterías iones litio.
Reciclaje baterías iones litio táan u nojochtal ti' jump'éel próspero sector le industria utia'al u asegurar le disponibilidad futura u metales u lu'umil jela'antak ka yéetel uláak' componentes le batería yéetel xu'ulsiko'ob le Baajux ambientales ti' le minería.

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Hielscher's ultrasonicators are reliable and robust systems for the leaching of metals.

Sonificador Ultrasonidos 48KW
utia'al u aplicaciones exigentes bey le lixiviación metales

Reciclaje pirometalúrgico yéetel hidrometalúrgico vs reciclaje ultrasónico u baterías

Tu continuación comparamos le métodos convencionales u procesos pirometalúrgicos yéetel hidrometalúrgicos yéetel tu láaka lixiviación ultrasónica en cuanto a ventajas yéetel inconvenientes.

Inconvenientes le reciclaje convencional u baterías

Le métodos tu'ux utilizados utia'al u reciclaje baterías iones litio incluyen procesos pirometalúrgicos yéetel hidrometalúrgicos.
 
Métodos pirometalúrgicos implican procesos ka'anal temperatura bey le fundición wa le incineración. Le baterías táan sujetas u ooxoj extremo, ba'ax ku beetik u le componentes orgánicos u quemen, yéetel le componentes metálicos restantes ku derriten yéetel p'atikuba'ob. Ba'ale' le métodos yaan Jayp'éel desventajas:

  • Impacto ambiental: Le procesos pirometalúrgicos liberan emisiones nocivas yéetel contaminantes ti' le atmósfera, ku contribuye le contaminación iik' yéetel je'el u páajtal u causar riesgos yo'osal ts'aak.
  • Asab materiales: Le procesos ka'anal temperatura páajtal resultar ti' le asab materiales yéetel metales valiosos debido a degradación térmica, reduciendo tasa recuperación tuláakal.
  • Intensivo te' energía: Le métodos ku requieren jump'éel aporte energía significativo, ku aumenta le Baajux operativos yéetel le huella ambiental.

 
Métodos hidrometalúrgicos implican lixiviación química utia'al u disolver le componentes le batería yéetel extraer metales valiosos. Wa bien jach asab respetuosa yéetel ka'a jeets' u le métodos pirometalúrgicos, le hidrometalurgia yaan u chíikbesik inconvenientes:

  • Búukinta'al químico: U k'a'anan ácidos k'a'ankach jump'éel la yik'áalil químicos corrosivos utia'al u lixiviación, ku plantea preocupaciones yóok'ol u ch'a'iko'ob yik'áalil químicos, gestión desechos yéetel u páajtal contaminación ambiental.
  • Desafíos selectividad: Kaxta'al u yúuchul le lixiviación selectiva ti' le metales deseados u páajtal u talamil, ku bisik tasas u recuperación asab bajas yéetel le asab potencial u nu'ukulo'ob valiosos.

 

Ventajas le lixiviación ultrasónica ti' baterías yóok'ol le kaambalilo'ob convencionales

Ti' comparación yéetel le kaambalilo'ob ti' reciclaje pirometalúrgico yéetel hidrometalúrgico, tu láaka reciclaje baterías ultrasónicas supera debido a ya'abkach ventajas:

  1. Eficiencia mejorada: Le sonicación ultrasónica u acelerar u descomposición le materiales le batería, ku resulta te' k'iino'oba' u procesamiento asab Kóomtak yéetel jump'éel asab eficiencia tuláakal.
  2. Tasas u recuperación mejoradas: Le ka'anatako'ob controlada u cavitación ultrasónica mejora descomposición componentes batería, aumentando tasas recuperación metales valiosos.
  3. Ecológico: Le reciclaje ultrasónico reduce dependencia altas temperaturas yéetel yik'áalil químicos agresivos, minimizando le impacto ambiental ka reduciendo le emisiones u contaminantes.
  4. Lixiviación selectiva: Le ka'anatako'ob controlada u ultrasonido ku cha'antik le interrupción específica ti' componentes específicos ichil le batería, jaal le u bix ken eficiente. Dado u jejeláas compuestos reciclables ti' le batería ku eliminan yéetel u disuelven yáanal intensidades ultrasónicas u específicas, le parámetros ku procesamiento optimizados permiten jump'éel lixiviación selectiva u materiales individuales. Le ba'ala' facilita le separación eficiente ti' metales yéetel materiales valiosos.
  5. Reducción le jant p'áatalij energía: Ti' comparación yéetel xan, le métodos hidrometalúrgicos yéetel especialmente le pirometalúrgicos, le reciclaje ultrasónico jach ku asab eficiente energéticamente, ku bisik menores Baajux operativos yéetel menor huella carbono.
  6. Escalabilidad ka flexibilidad: Le kaambalilo'ob ultrasónicos ku páajtal waaj a kóochkinsike'ex wa xu'ulsiko'ob uchik utia'al adaptar u ya'ab tamaños batería yéetel k'iinil producción. Ku ts'o'okole', le ultrasonidos utia'al u reciclaje baterías ku páajtal integrar uchik ti' kúuchilo'ob reciclaje baterías Sáam existentes. Uchik disponibles ti' ya'abkach éebo'ob potencia k'a'abetalo'ob tu yo'osal, bey sondas ultrasónicas yéetel reactores celda flujo, le ultrasonidos páajtal manejar componentes baterías ya'ab tamaños yéetel k'iinil producción, proporcionando escalabilidad yéetel adaptabilidad ti' procesos reciclaje.
  7. Integración sinérgica: Le lixiviación ultrasónica ku páajtal integrar ti' le líneas reciclaje baterías hidrometalúrgicas existentes yo'osal intensificar yéetel ma'alo'obkíinsiko'ob u lixiviación hidrometalúrgica metales yéetel materiales valiosos ti' le baterías iones ti' litio gastadas.

Tu general le reciclaje baterías ultrasónicas ku ye'esik prometedor bey juntúul método asab respetuoso yéetel ka'a jeets', eficiente yéetel selectivo ti' comparación yéetel le enfoques pirometalúrgicos yéetel hidrometalúrgicos tu'ux.

 

Potente cavitación ultrasónica ti' Hielscher Cascatrode

Potente cavitación ultrasónica ti' Hielscher Cascatrode

 

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Lixiviación ultrasónica industrial utia'al u recuperación metales baterías gastadas

Ultrasónico lixiviación yéetel extracción metales páajtal aplicar u u procesos reciclaje baterías óxido cobalto litio (je'ebix, tak portátiles, smartphones, etc.), je'el bix ti' le baterías ku litio ti', níquel-manganeso ti'-cobalto complejas (je'ebix u kisbuuts'o'ob eléctricos).
Reactor ultrasónico multisonda industrial utia'al u recuperación metales baterías iones u litio gastadas. Le lixiviación ultarsónica proporciona ka'anatako'ob rendimientos recuperación ti' litio, cobalto, cobre, aluminio yéetel níquel.Ultrasonido ka'anal potencia leti'e' k'ajóolta'an tumen u Buka'aj u ba'al procesar ts'a'abal químicos yéetel lodos con el fin de ma'alo'obkíinsiko'ob le transferencia juuch' ti' máaxo'ob reacciones químicas.
Le efecto ku ts'tantik u ultrasonidos potencia u basa le Uláak ba'al le cavitación acústica. Tuméen ultrasonido ka'anal potencia acoplamiento te' ts'a'abal leti' lodos, le ondas ku baja presión yéetel ka'anal presión alternadas te' ts'a'abal generan mejen burbujas u vacío. Mejen jool u vacío nuuktalo'ob yóok'ol ya'ab ciclos baja presión leti' ka'anal presión tak le implode violentamente. Le burbujas u vacío u páajtal u consideradas bey microreactores ti' u temperaturas tak 5000 K'uj, presiones tak 1000atm yéetel calefacción yéetel refrigeración tasas superiores u 10-10 ocurrir. Ku ts'o'okole', ku generan k'a'ankach muuk' u cizallamiento hidrodinámicas yéetel chooj ta'an líquido yéetel juntúul velocidad tak 280 m/s. Táan a condiciones extremas u cavitación acústica crean condiciones meyajtbilo' yéetel químicas extraordinarias te' ts'a'abal fríos yéetel crean jump'éel kúuchil chen beneficioso ti' le reacciones químicas (le llamadas Sonochemistry).

Ultrasónico lavado ti' le reciclaje baterías ti' ion-litio gastadas. (Click utia'al agrandar!).

Ultrasónico u lixiviación u metales le desechos baterías agotadas.

Cavitación yo'osal ultrasonidos generada u inducir u termólisis le solutos, bey le formación u radicales ma'alob reactivos yéetel reactivos, tales como le radicales libres, iones hidróxido (•OH), hidronio (H3O+) etc., u proporcionan extraordinarias condiciones reactivas ti' le líquido utia'al u velocidad reacción u incrementa significativamente. Sólidos je'el bix le partículas ku aceleradas tumen le chooj ta'an líquido yéetel u muelen tumen colisión interparticular abrasión aumentando activo superficie yéetel juuch' tal modo transferencia.
Le nuxi' ventaja ultrasonidos lixiviación yéetel recuperación jach u kanik preciso u parámetros le tuukula' tales como presión, temperatura yéetel amplitud. Le parámetros permiten utia'al u ajustar le condiciones reacción exactamente chúumuk le tuukula' yéetel tíip'ik específica. Ku ts'o'okole', p'o' ultrasónico elimina incluso le partículas asab mejen u metal le substrato, conservando microestructuras. Le recuperación mejorada jach debido a le sukbenilo'ob ultrasónica u meyajo'ob jo'osal reactivas, velocidades reacción asab yéetel utsil transporte masivo. Sonicación procesos páajtal optimizar u tumen influir ti' Amal parámetro ka tune' ma' chéen le jach eficaces sino xan ma'alob eficientes.
U eficiencia energía yéetel kanik parámetro exacto meentik ultrasonidos lixiviación favorable yéetel excelente técnica – especialmente tu comparación yéetel yo'osal u lixiviación ka quelante ácidas complicadas.

Recuperación ultrasónica u LiCoO2 u baterías u iones litio usadas

Ultrasonidos ku yáantik le reductora lixiviación yéetel precipitación química, u utilizan utia'al u recuperar Li bey Li2Co3 ka bey Co (JAY).2 u baterías u ion litio desecho.
Zhang et el., (2014) informe le recuperación exitosa u LiCoO2 utilizando jump'éel reactor ultrasónico. utia'al u mentik le solución inicial ti' 600 mL, coloca 10 g LiCoO ma' válido2 juuch'bil ti' jump'éel vaso precipitados yéetel añadido 2.0mol leti' L LiOH solución, ba'ax ku mezclaron.
Le mezcla bin u vertida ti' le irradiación ultrasónica yéetel le revuelve le dispositivo iniciado, le agitación dispositivo bin colocado ti' yaan tu ts'u' le un'ukul reacción. U calienta 120◦C yéetel túun le Dispositivo ultrasónico j-creada 800W yéetel le ultrasonido modo asab ku estableció tu ciclos u meyaj u pulsado 5 seg leti' 2 seg., apagado. Le irradiación ultrasónica aplicó ichil 6 h, ka ts'o'okole' le mezcla reacción u enfría u temperatura ambiente. Le residuo sólido ku p'o'ik ya'abkach Óoxten yéetel ja' desionizada ka tijik ti' 80◦C tak peso constante. Le muestra obtenida bin u recogida utia'al u posterior producción prueba yéetel batería. Le Buka'aj u ba'al u kuuch ti' u yáax ciclo le u 134.2mAh leti' g yéetel le Buka'aj u ba'al ti' le descarga 133.5mAh leti' g. Le eficiencia u kuuch yéetel descarga yáax ka'atéen j-99.5 ti chúumuk. Ka' 40 ciclos, le Buka'aj u ba'al u descarga Chúuns siendo 132.9mAh leti' g (Zhang et el. 2014).
 

Le ultrasonicación bin yano'ob Proby mejora le lixiviación yéetel recuperación u metales preciosos yéetel materiales baterías iones u litio gastadas. Hielscher Ultrasonics suministra ultrasonidos wach'ebo' tu k'ab listos utia'al u instalación ti' le páak'alo' reciclaje baterías yo'osal u ma'alo'obkíinsiko'ob le rendimientos reciclaje.

U utilizaron cristales LiCoO2 ka'ache' (u) yéetel ka' (b) ti' le Ts'a'akal ecográfico ti' 120◦C ichil 6 h.
Xook yéetel máak: ©Zhang et ti' le. 2014

 
Le lixiviación ultrasónica yéetel ácidos orgánicos bey le ácido cítrico ma' chéen le efectiva sino xan respetuosa yéetel ka'a jeets'. Le investigación tu kaxtaj le lixiviación Co yéetel Li ba'axi' asab eficiente yéetel ácido cítrico u yéetel le ácidos inorgánicos H2SO4 yéetel HCl. Asab ti' le 96 ti chúumuk Co yéetel óol le 100 ti chúumuk Li u recuperaron u baterías iones u litio gastadas. U jaajile' ti' le ácidos orgánicos bey le ácido cítrico yéetel le ácido acético k'áati' baratos yéetel biodegradables, contribuye uláak' ventajas económicas yéetel ambientales ti' le sonicación.

Ultrasonidos industriales u ka'anal potencia utia'al u lixiviación metales baterías gastadas

UIP4000hdT - Hielscher's 4kW high-performance ultrasonic system Hielscher Ultrasonics u ti'al u proveedor yéetel chowak yaan sistemas ultrasónicos ma'alob eficientes yéetel confiables, ku ts'áabal le potencia requerida ti' lixiviar metales materiales desecho. Utia'al u reprocesar le baterías iones litio yo'osal u extracción u metales bey le cobalto, le litio, le níquel yéetel le manganeso, le kaambalilo'ob ultrasónicos potentes yéetel robustos le láakal. Le kúuchilo'ob industriales u Hielscher Ultrasonics bey UIP4000hdT (4kW), UIP6000hdT (6kW), UIP10000 (10kW) yéetel UIP16000 (16kW) ku le kaambalilo'ob ti' ultrasonido ka'anal rendimiento asab potentes yéetel robustos k'íiwiko'. Tuláakal k kúuchilo'ob industriales páajtal meyaj continuamente yéetel amplitudes jach altas u tak 200 μm ti' funcionamiento 24 leti' 7. Utia'al amplitudes láayli' asab altas, u disponibles sonotrodos ultrasónicos u personalizados. Robustez le nu'ukulilo'ob ultrasónicos ti' Hielscher ku cha'antik jump'éel funcionamiento 24 leti' 7 ichil meyaj aalo'ob yéetel tu entornos exigentes. Hielscher xan suministra sonotrodos yéetel reactores especiales utia'al u altas temperaturas, presiones yéetel corrosivos ts'a'abal. Le je'ela' ku beetik k ultrasonidos industriales k'áati' le asab adecuados utia'al yo'osal u metalurgia extractiva, je'ebix, tratamientos hidrometalúrgicos.

Le uláak' tabla ku ts'aik ti' jump'éel indicación le Buka'aj u ba'al u procesamiento u aproximado k ultrasonicators:

Volumen loteTasa flujoDispositivos recomendados
0.1 ti' 20L0.2 u 4 L leti' minUIP2000hdT
10 ti' 100L2 10 L leti' minUIP4000hdT
20 u 200L4 u 20L leti' minUIP6000hdT
N.a.10 100 L leti' minUIP16000
N.a.asab nojochCluster u UIP16000

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Hechos u tojol le su'utalil K'ajóolt

Baterías iones litio

Baterías ion litio (LIB) leti' le Ya'abo'ob terme utia'al pilas (recargables) ku ts'abal ka'anal densidad energía yéetel u integran con frecuencia ti' electrónica jant p'áatalij bey coches electrónicos, coches híbridos, ordenadores portátiles, teléfonos celulares, iPods, etcetera... Ti' comparación yéetel uláak' variantes pilas recargables yéetel similar Buka'aj yéetel Buka'aj u ba'al, LIBs le significativamente asab ligeros.
U jela'anil in ti' le batería p'iskaambal u litio desechables, jump'éel LIB meyajtiko'ob compuestos litio intercalado kúuchil litio metálico je'el bix u electrodo. Le k'ajle' componentes jump'éel batería iones litio le u electrodos – ánodo yéetel le cátodo – yéetel le electrolito.
Mayoría le células comparte componentes náats'al en cuanto a le electrolitos, separador, láminas yéetel carcasa. Le noj bejo' jela'anil in ichil tecnologías celdas le le utilizado bey “materiales activos” Bey cátodo yéetel le ánodo. Le grafito jach le xooko'obo' asab frecuentemente usado bey ánodo, ka' jo'op' u le cátodo meenta'anil ti' capas LiMO2 (M = Mn ti', Co yéetel mix), espinela LiMn2O4, wa LiFePO olivino4. Le electrólitos líquidos orgánicos ti' le electrólito (je'ebix, LiPF6 ta'ab disuelta ti' jump'éel mezcla u solventes orgánicos, tales como carbonato etileno (CE), carbonato dimetilo (DMC), carbonato dietilo (DEC), carbonato u metilo etilo (EMC), etc.) ku cha'antik le kaajil tu'ux iónico.
Dependiendo de le positivo (cátodo) yéetel le electrodo negativo (ánodo). le materiales, le densidad energía yéetel voltaje LIBs varían respectivamente.
Le ken u meyajtiko'ob ichil eléctricos, ku meyajtiko'ob in menudo u vehículo eléctrico ti' batería (EVB) wa batería tracción. Táan a baterías tracción ku utilizan ti' montacargas ti', le u golf eléctricos, fregadoras, motocicletas eléctricas, coches eléctricos, camiones, camionetas yéetel uláak' kisbuuts'o'ob eléctricos.

Reciclaje baterías u ion-litio gastadas u metales

Ti' comparación yéetel uláak' tipos baterías ka u menudo ya'alik plomo wa cadmio, le baterías ion-litio ya'alik metales bey tóxicos ka tune' ku yáalkabo'ob yáanal bey respetuoso u ka'a jeets'. Ma' embargo, le nojoch cantidad baterías iones litio, ba'ax yaan u Ch'íin baterías coches eléctricos, yúuchul jump'éel talamil le residuos. Tune', k'a'abéet jump'éel circuito cerrado u reciclaje baterías ion-litio. Tak jump'éel ch'aaj u sáasil económico, elementos metálicos bey hierro, cobre, níquel, cobalto yéetel litio páajtal recuperados yéetel reutilizados ti' le producción túumben baterías. Reciclaje je'el Je'e bix u páajtale' jump'éel futura escasez, bey xan.
Kex le baterías yéetel kuuch u asab altas níquel táan u yok'ol te' k'íiwiko', ma' leti' páajtal producir le baterías ma' cobalto. Le asab contenido níquel yaan ti' jump'éel tojol: yéetel juntúul contenido creciente u níquel, u reduce u estabilidad le batería yéetel u reducción u ciclo kuxtal yéetel le Buka'aj u ba'al u kuuch rápida.

Demanda creciente ti' le baterías Li-ion. Fuente: Deutsche Bank

Yaantal creciente ti' le baterías Li-ion ku k'áatik aumento Buka'aj u ba'al reciclaje ti' le baterías desechos.

Tuukula' reciclaje

Baterías kisbuuts'o'ob eléctricos bey Tesla Roadster yaan ti' ku bisik aproximada 10 ja'abo'ob.
Le reciclaje le baterías Li-ion le jump'éel tuukula' exigente tak ka'anal tensión yéetel táan implicados yik'áalil químicos peligrosos, ku taalo' yéetel le riesgos fugitivo termal, u descargas eléctricas yéetel le emisión sustancias peligrosas.
Con el Fin de establecer jump'éel circuito cerrado ti' reciclaje, Amal enlace químico yéetel le elementos k'a'abéet yaantal separados ti' u fracciones individuales. Ba'ale' le energía k'a'abeto'ob utia'al bey juntúul circuito cerrado u reciclaje le jach caros. Le materiales asab valiosos utia'al u recuperación u metales bey mix, Co, Cu, Li, etc. tak ko'oj mineras yéetel ka'anatako'ob tojol le mercado le componentes metálicos ku betiko'ob le reciclaje económicamente atractivo.
Le tuukula' reciclaje baterías ion-litio u Revolución yéetel le desmantelamiento yéetel u descarga le baterías. Bey ma' Je'e le batería, jach k'a'abeto'ob jump'éel estabilización utia'al u inactivar le sustancias químicas ti' le batería. Estabilización u kaxta'al u yúuchul u congelación criogénica wa controlado oxidación. Dependiendo de le Buka'aj le batería, le baterías táan u béeytal u desmanteladas ka desmontadas tak u célula. Ka' desmontar yéetel trituración, le componentes táan aislados tumen ya'ab métodos (cribado, tamizado, selección k'ab, magnética, mojado yéetel separación balística) utia'al u luk'ul Teeche' le cubiertas ti' le célula, aluminio, cobre yéetel plásticos le tuunicha' le electrodo. Separación le materiales electrodo u ti'al k'a'abeto'ob le procesos yéetel, Ts'a'akal p'el. ej. hidrometalúrgico.
Pirolisis
Utia'al le tuukula' pirolítico, baterías ralladas ku fundidas tu píib tu'ux le tuunicho' tu'ux ku añade bey juntúul aj nu'uktaj formación escoria.

Procesos hidrotermales
Tuukula' hidrometalúrgico ku basa tu reacciones ácidas utia'al u precipitar le sales bey le metales. Procesos hidrometalúrgicos típicos incluyen le lixiviación, precipitación, intercambio iónico, extracción tumen solventes yéetel electrólisis soluciones acuosas.
Le ventaja u Ts'a'akal hidrotérmico leti' le rendimiento ka'anal recuperación u + 95 ti chúumuk mix yéetel Co bey sales, + 90 ti chúumuk Li je'el u páajtal u precipitado yéetel u yala'ab u páajtal recuperar tak le 80 ti chúumuk.

Especialmente le cobalto jach jump'éel componente crítico ti' cátodos baterías iones litio ka'anal energía yéetel usos le energía.
Actuales coches híbridos bey le Prius ti' Toyota, búukinta'al níquel metal hidruro, u jach desmontado, descargan yéetel reciclan u kin tuukul similar bey le baterías Li-ion.

Literatura leti' referencias

  • Golmohammadzadeh R., Rashchi F., Vahidi E. (2017): Recovery of lithium and cobalt from spent lithium-ion batteries using organic acids: Process optimization and kinetic aspects. Waste Management 64, 2017. 244–254.
  • Shin S.-M.; Lee D.-W.; Wang J.-P. (2018): Fabrication of Nickel Nanosized Powder from LiNiO2 from Spent Lithium-Ion Battery. Metals 8, 2018.
  • Zhang Z., He W., Li G., Xia J., Hu H., Huang J. (2014): Ultrasound-assisted Hydrothermal Renovation of LiCoO2 from the Cathode of Spent Lithium-ion Batteries. Int. J. Electrochem. Sci., 9 (2014). 3691-3700.
  • Zhang Z., He W., Li G., Xia J., Hu H., Huang J., Shengbo Z. (2014): Recovery of Lithium Cobalt Oxide Material from the Cathode of Spent Lithium-Ion Batteries. ECS Electrochemistry Letters, 3 (6), 2014. A58-A61.

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