鋰離子電池回收領(lǐng)域,人們多關(guān)注電極元素的回收,然而石墨回收卻長(zhǎng)期被忽視,這確實(shí)是個(gè)值得深入研究的問(wèn)題。
石墨在LIB電極中的性能重要性
石墨在首次進(jìn)行可逆鋰嵌入時(shí),理論容量達(dá)到約372mAhg-1,且反應(yīng)電位較低。其嵌入過(guò)程呈現(xiàn)出分級(jí)特性,鋰更傾向于先附著在遠(yuǎn)離的石墨烯層。盡管石墨在鋰離子電池(LIB)中扮演著至關(guān)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(shí)讓人感到困惑。此外,針對(duì)不同比荷碳的石墨結(jié)構(gòu)研究,仍面臨諸多挑戰(zhàn)。比如,高比荷碳存在不可逆比容量高、鋰沉積等問(wèn)題。
眾多研究者正探尋與石墨相似的碳質(zhì)結(jié)構(gòu)。這一現(xiàn)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(tǒng)中,它仍具有不可替代的獨(dú)特價(jià)值。
廢舊LIB回收現(xiàn)狀
現(xiàn)在,廢舊LIBs的回收率不到5%。預(yù)計(jì)到2030年,每年將產(chǎn)生200萬(wàn)噸廢舊LIBs,這個(gè)數(shù)字相當(dāng)驚人。面對(duì)如此龐大的廢舊電池產(chǎn)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(duì)金屬原材料,但非金屬原材料,尤其是石墨的回收同樣關(guān)鍵。我們必須妥善處理石墨回收問(wèn)題,這不僅是當(dāng)前的任務(wù),也是未來(lái)綠色能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要一環(huán)。
石墨回收對(duì)LIC的積極意義
回收的石墨在LIB陽(yáng)極方面有應(yīng)用價(jià)值,且在預(yù)鋰化階段,與活性炭搭配用作對(duì)電極時(shí),亦適用于LIC的高能量陽(yáng)極。眾多實(shí)驗(yàn)已證實(shí)回收石墨的潛力。實(shí)驗(yàn)顯示,通過(guò)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(chǎn)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(jiǎn)化,這一變化讓大批量回收時(shí)活性材料的分離更為高效。這樣的改進(jìn),對(duì)石墨的回收和再利用同樣有利。例如,它能部分確?;厥帐募兌鹊绕焚|(zhì)。研究還發(fā)現(xiàn),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(kāi)辟了新途徑。
回收石墨性能提升及潛在問(wèn)題
回收的石墨陽(yáng)極有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì),比如通過(guò)擴(kuò)大層間距,可以提升其功率輸出。然而,回收石墨亦存在風(fēng)險(xiǎn),如廢舊LIB組件未能徹底分離,就可能混入金屬雜質(zhì),這不僅會(huì)降低石墨的純度,還可能損害其性能。因此,在回收環(huán)節(jié),我們必須高度重視純度的維護(hù),防止雜質(zhì)帶來(lái)的不利后果。
石墨回收的資源戰(zhàn)略意義
利用石墨的高效回收與再利用,我們能夠降低對(duì)石墨礦石及海外資源的依賴。在當(dāng)前資源分布格局中,這有助于保障我國(guó)石墨供應(yīng)的穩(wěn)定性,并增強(qiáng)資源利用的整個(gè)鏈條。在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的宏觀背景下,雖然石墨回收看似是電池回收的一個(gè)小環(huán)節(jié),但實(shí)際上它對(duì)整個(gè)能源戰(zhàn)略布局可能產(chǎn)生顯著的影響。
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