鋰離子電池石墨負極的回收與再利用

石墨因其電子導電率高、鋰離子擴散係數大、層狀結構前後體積變化小、嵌鋰容量高、嵌鋰電位低等優點,成為市場主流鋰電池負極材料。

隨著鋰離子電池的需求不斷增長,大量廢舊鋰離子電池也隨之而來。 回收廢舊鋰離子電池不僅有利於提高資源回收利用率,緩解資源短缺,還能有效避免環境污染。

廢舊鋰離子電池在回收前需要通過物理或化學方法進行預處理,以達到初步分離的目的。 為了避免廢舊鋰離子電池在拆解過程中發生短路或自燃,通常通過浸入飽和鹽溶液中進行充分放電。 完全放電的廢電池可通過人工拆解、機械破碎、篩分等處理,得到廢石墨黑粉。

廢舊鋰離子電池在處理過程中,石墨中不可避免地會含有一些金屬雜質(Li、Al、Co、Ni等)、有機電解液、粘結劑等,影響後續的材料回收效率。 因此,有必要對負極材料進行純化。

廢舊鋰離子電池石墨負極的資源化利用也是當前的研究熱點。 回收的高純石墨可再次用作石墨負極,具有優異的容量保持率和庫倫效率。

除了直接使用廢石墨作為還原劑外,回收的再生石墨還可製備成吸附劑。

另外,由於再生石墨保持了石墨原有的晶格,因此可以用作石墨烯原料。 有研究人員採用改進的Hummers法將再生石墨製備成氧化石墨,最後以維生素C為還原劑製備石墨烯。

石墨是重要的戰略資源。 回收再利用鋰離子電池石墨負極,不僅有利於平衡石墨資源市場的供需矛盾,還可以減少電池產品的環境危害。 目前,仍需對鋰離子電池石墨負極的回收再利用進行更深入的研究,加強廢舊鋰離子電池負極材料高效清潔利用和無害化處理技術的研發,進一步拓展再生石墨及其製品的利用途徑。

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