锂离子电池 (LIB) 由两种电极材料组成，其中 Li+ 离子可逆地来回嵌入，为外部电路提供电力。研究表明，LIB 的商业成功导致加入了附加值最低的材料，例如天然石墨。
石墨的质量约占电动汽车电池重量的 15-20%，占电池经济价值的 10% 以上。
回收
先验，循环，会出现以提供明显的环境效益，如增加资源效率，降低二氧化碳排放量，并减少浪费。由于电池回收操作，废石墨通常包含不需要的金属杂质(Li、Al、Co、Cu、Ni、Fe 和 Mn)、有机电解质和聚合物粘合剂。
石墨回收/再生已通过多种技术实现，例如基于酸碱浸出工艺的湿法冶金方法(例如，使用酸 HCl 或 H2SO4)或火法冶金工艺，其中石墨在 1000 °C 以上的温度下处理至气化残留金属、金属氧化物和粘合剂，修复石墨结构。
生命周期评估
生命周期评估 (LCA) 方法允许量化回收操作的环境后果。LCA 可用于通过分析回收机制对诸如全球变暖、臭氧层消耗潜力、生态毒性、富营养化或酸化等可估计指标的贡献来建立电池的完整环境可持续性。
生命周期解释
OpenLCA 程序和 Ecoinvent 3.7 数据集用于进行 LCA 研究。确定了处理 100 kg 石墨的材料和能量输入，其中 1 kg 再生石墨作为系统组件。这允许考虑每个程序的不同石墨回收率，因为根据策略实现了 40 到 95 重量%的回收率。
除了 Fenton + 浮选法给出的值明显更高之外，GWP 范围为 0.53 至 9.76 kg CO2当量。kg石墨达到-1，明确表明石墨回收程序在原始石墨生产的生态上是可行的。
火法冶金工艺
为了回收用过的石墨，可以使用火法冶金方法。由于有效利用了 H2SO4(仅 8.9 kg)、H2O2(0.9 kg)和电，空气加热的 GWP 很低，仅为2.56 kg。CO2equiv.kg石墨-1(酚醛树脂乙醇溶液)用于再生石墨。令人惊讶的是，热解 + 浮选和煅烧 + 浸出操作的 GWP 值分别低至 0.53 和 1.08 kg.CO2equiv.kg石墨-1。
大量惰性气体(例如氩气)用于火法冶金操作，导致富营养化、生态毒性、臭氧消耗、人类非致癌毒性和人类致癌毒性。
当石墨被升级为氧化石墨烯时，在七项回收废弃石墨技术中的五项技术中，电力是主要贡献者(平均贡献率为 69%)，而化学品平均贡献率为 94%。
电化学性能
在0.1C充放电50次循环后，再生石墨的容量为377 mA hg-1并保持其初始容量的98.8%。当循环速率增加到 0.5C、1C 和 2C 时，获得了320、285 和 265 mA hg-1 的优异容量。这些发现可以通过 11.47 m2的显着比表面积来解释。
尽管不用作能量存储设备，但将石墨升级为基于石墨烯的纳米复合材料是值得注意的。在这种情况下，石墨烯方法的煅烧将废锂电池中的石墨转化为氧化石墨、石墨烯，最后转化为氧化石墨烯铜复合材料。
未来展望
正在努力防止水热处理中使用的强酸对环境造成额外破坏。马基等人。使用 5 重量。百分比硼酸作为该框架中的浸出剂，以从废弃的 LIB 中回收石墨阳极。
根据对未来环境计划和法规的研究，估计特别关注湿法冶金和火法冶金的石墨回收，需要进行修改以进一步降低对环境的破坏。
目前，湿法冶金和火法冶金的结合似乎更加生态友好，因为它在相关影响类别(如全球变暖、淡水毒性和人类毒性)方面表现更好。
因此，石墨的回收是必不可少的过程。但是，必须牢记环境限制。虽然选择并扩大了对生态最友好的 LIB 阳极技术，但科学家和工业界可能会受到生物质基碳的合理设计的激励。通过结合两个方向的发展，最终可以简化能源的可持续储存。
