锂离子电池回收领域,人们多关注电极元素的回收,然而石墨回收却长期被忽视,这确实是个值得深入研究的问题。
石墨在LIB电极中的性能重要性
石墨在首次进行可逆锂嵌入时,理论容量达到约372mAhg-1,且反应电位较低。其嵌入过程呈现出分级特性,锂更倾向于先附着在远离的石墨烯层。尽管石墨在锂离子电池(LIB)中扮演着至关重要的角色,但其在回收利用方面却未得到足够的重视,这确实让人感到困惑。此外,针对不同比荷碳的石墨结构研究,仍面临诸多挑战。比如,高比荷碳存在不可逆比容量高、锂沉积等问题。
众多研究者正探寻与石墨相似的碳质结构。这一现象反映出,尽管石墨在回收利用方面研究不多,但在锂离子电池系统中,它仍具有不可替代的独特价值。
废旧LIB回收现状
现在,废旧LIBs的回收率不到5%。预计到2030年,每年将产生200万吨废旧LIBs,这个数字相当惊人。面对如此庞大的废旧电池产量,我们急需在回收和再利用方面加大力度。回收工作主要针对金属原材料,但非金属原材料,尤其是石墨的回收同样关键。我们必须妥善处理石墨回收问题,这不仅是当前的任务,也是未来绿色能源产业发展的重要一环。
石墨回收对LIC的积极意义
回收的石墨在LIB阳极方面有应用价值,且在预锂化阶段,与活性炭搭配用作对电极时,亦适用于LIC的高能量阳极。众多实验已证实回收石墨的潜力。实验显示,通过回收石墨制备氧化石墨烯,其效率有所提高。与直接使用原始石墨烯相比,采用回收石墨制备的材料,其电容和石墨烯产量均有所提升。
石墨再利用与电池颜色代码
近期,电池的回收颜色编码得以简化,这一变化让大批量回收时活性材料的分离更为高效。这样的改进,对石墨的回收和再利用同样有利。例如,它能部分确保回收石墨的纯度等品质。研究还发现,在特定条件下,回收的石墨能够再次提取锂,这为回收利用开辟了新途径。
回收石墨性能提升及潜在问题
回收的石墨阳极有其独特优势,比如通过扩大层间距,可以提升其功率输出。然而,回收石墨亦存在风险,如废旧LIB组件未能彻底分离,就可能混入金属杂质,这不仅会降低石墨的纯度,还可能损害其性能。因此,在回收环节,我们必须高度重视纯度的维护,防止杂质带来的不利后果。
石墨回收的资源战略意义
利用石墨的高效回收与再利用,我们能够降低对石墨矿石及海外资源的依赖。在当前资源分布格局中,这有助于保障我国石墨供应的稳定性,并增强资源利用的整个链条。在全球能源结构转型的宏观背景下,虽然石墨回收看似是电池回收的一个小环节,但实际上它对整个能源战略布局可能产生显著的影响。
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