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            電擊一波回收鋰電負極

            電擊一波回收鋰電負極
            山東理工大學張亞莉副教授及其同事近日在Journal of Power Sources上發表了一種回收商業鋰離子電池負極材料(石墨/銅箔)的電化學方法。此法通過析氫反應,將石墨與銅箔剝離,“一石二鳥”地回收石墨及銅箔。
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            【技術原理】

            電擊一波回收鋰電負極

            將使用過的鋰離子電池負極(連同銅箔集流體)連至電解槽負極,石墨片連至電解槽正極(圖1a)。通過向電解槽中水溶液施加高電壓電解水。負極銅箔上產生氫氣氣泡,使得銅箔和石墨材料層發生剝離(圖1b)。同時,存在于石墨中的Li+在電解液浸泡過程中不斷擴散出。最終獲得銅箔和幾乎不含Li+的石墨層(含PVDF粘結劑)。

            電擊一波回收鋰電負極

            圖1. 回收(a)裝置和(b)原理示意圖。圖源:J. Power Sources。

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            【最優技術參數】

            電擊一波回收鋰電負極

            經多組實驗對比,作者們確立了如下最優技術參數:
            ·      負極質量:1.5 g
            ·      電解液:2.0 g/L Na2SO4水溶液 1.5 L
            ·      施加電壓:30 V
            ·      電解時間:約25分鐘
            ·      正負極間距:10 cm

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            【產物分析】

            電擊一波回收鋰電負極

            SEM顯示回收所得銅箔表面平整(圖2a),無殘留顆粒物,說明石墨顆粒剝離干凈。XRD表明銅箔除部分氧化形成CuO外,并未探測到殘留石墨(圖2b)。另一方面,回收的石墨因粘合劑PVDF存在而呈塊狀(圖2c)。石墨和PVDF成分亦通過XRD進行了驗證(圖2d)。

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            圖2. 回收所得(a、c)銅箔和(b、d)石墨顆粒形貌及對應XRD譜圖。圖源:J. Power Sources。
            考慮實驗條件和所用材料成本后,作者估算出本文報道的方法每處理1 g鋰離子電池負極材料,可獲利約10美元(表1)。
            表1. 經濟效益評估;來源:J. Power Sources。

            電擊一波回收鋰電負極

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            【流程總結】

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