鋰離子電池回收領域,人們多關注電極元素的回收,然而石墨回收卻長期被忽視,這確實是個值得深入研究的問題。
石墨在LIB電極中的性能重要性
石墨在首次進行可逆鋰嵌入時,理論容量達到約372mAhg-1,且反應電位較低。其嵌入過程呈現出分級特性,鋰更傾向于先附著在遠離的石墨烯層。盡管石墨在鋰離子電池(LIB)中扮演著至關重要的角色,但其在回收利用方面卻未得到足夠的重視,這確實讓人感到困惑。此外,針對不同比荷碳的石墨結構研究,仍面臨諸多挑戰。比如,高比荷碳存在不可逆比容量高、鋰沉積等問題。
眾多研究者正探尋與石墨相似的碳質結構。這一現象反映出,盡管石墨在回收利用方面研究不多,但在鋰離子電池系統中,它仍具有不可替代的獨特價值。
廢舊LIB回收現狀
現在,廢舊LIBs的回收率不到5%。預計到2030年,每年將產生200萬噸廢舊LIBs,這個數字相當驚人。面對如此龐大的廢舊電池產量,我們急需在回收和再利用方面加大力度。回收工作主要針對金屬原材料,但非金屬原材料,尤其是石墨的回收同樣關鍵。我們必須妥善處理石墨回收問題,這不僅是當前的任務,也是未來綠色能源產業發展的重要一環。
石墨回收對LIC的積極意義
回收的石墨在LIB陽極方面有應用價值,且在預鋰化階段,與活性炭搭配用作對電極時,亦適用于LIC的高能量陽極。眾多實驗已證實回收石墨的潛力。實驗顯示,通過回收石墨制備氧化石墨烯,其效率有所提高。與直接使用原始石墨烯相比,采用回收石墨制備的材料,其電容和石墨烯產量均有所提升。
石墨再利用與電池顏色代碼
近期,電池的回收顏色編碼得以簡化,這一變化讓大批量回收時活性材料的分離更為高效。這樣的改進,對石墨的回收和再利用同樣有利。例如,它能部分確保回收石墨的純度等品質。研究還發現,在特定條件下,回收的石墨能夠再次提取鋰,這為回收利用開辟了新途徑。
回收石墨性能提升及潛在問題
回收的石墨陽極有其獨特優勢,比如通過擴大層間距,可以提升其功率輸出。然而,回收石墨亦存在風險,如廢舊LIB組件未能徹底分離,就可能混入金屬雜質,這不僅會降低石墨的純度,還可能損害其性能。因此,在回收環節,我們必須高度重視純度的維護,防止雜質帶來的不利后果。
石墨回收的資源戰略意義
利用石墨的高效回收與再利用,我們能夠降低對石墨礦石及海外資源的依賴。在當前資源分布格局中,這有助于保障我國石墨供應的穩定性,并增強資源利用的整個鏈條。在全球能源結構轉型的宏觀背景下,雖然石墨回收看似是電池回收的一個小環節,但實際上它對整個能源戰略布局可能產生顯著的影響。
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