使用过的离子电池阳极石墨的可扩展升级回收到电子级石墨烯
Janan Hui1,2, Jenna N Trost3, Wesley Y Chen1,2
1Department of Materials Science and Engineering, Northwestern University, Evanston, IL, USA.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|January 7, 2026
概括
回收使用的离子电池 (LIB) 产生电子级石墨烯纳米板块. 这种上循环石墨烯可以实现高性能电子和储能,促进可持续的电池供应链.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 可持续工程 可持续工程
背景情况:
- 离子电池 (LIB) 对于储能至关重要,但它们的处置给环境带来了挑战.
- 需要可持续的回收过程来管理生命周期结束的LIB和回收有价值的材料.
研究的目的:
- 开发一种可扩展的方法,从LIBs中回收利用的石墨烯阳极到电子级石墨烯纳米板.
- 为了证明上循环石墨烯的电子质量和应用潜力.
- 评估上循环过程的环境和经济可行性.
主要方法:
- 来自LIBs的消耗石墨阳极使用可扩展的上循环方法进行处理.
- 在生产的石墨烯上进行了全面的材料表征.
- 石墨烯被制成用于设备制造的丝网印刷油墨.
- 屏幕打印的微型超级电容器被制造和特征.
- 进行了生命周期评估 (LCA) 和技术经济分析 (TEA).
主要成果:
- 电子级石墨烯纳米板块已经成功地从已耗尽的LIB石墨中生产出来.
- 石墨烯墨水实现了高分辨率的图案和导电性> 10^4 S m^-1.
- 平面微型超级电容器表现出极好的面积容量 (1.78 mF cm^-2) 和能量密度 (0.247 μWh cm^-2).
- 这些设备表现出卓越的循环稳定性 (>10,000个循环).
- LCA和TEA证实了显著的环境效益和成本降低.
结论:
- 上循环使用过的LIB石墨为电子级石墨烯提供了一条可持续的途径.
- 生产的石墨烯适用于高性能电子应用,包括微型超级电容器.
- 这种方法提高了LIB回收的经济价值,并支持电池材料的循环经济.
