通过扫描电子显微镜看到的闪蒸回收阳极颗粒。颗粒从锂离子电池中回收，并通过莱斯大学的闪蒸焦耳加热过程进行处理。由Tour Group提供
您有多少个可充电锂离子电池？您附近有多少呢？
可能不止几个，它们非常适合为现代生活的所有重要事物供电：手机、手表、电脑、汽车等等。
但是，当他们衰退时，他们去哪里是一个日益严重的问题。莱斯大学的科学家们认为，他们有一个部分解决方案，依赖于他们开发的独特“闪蒸焦耳”焦耳加热工艺，从废物中生产石墨烯。
化学家詹姆斯·图尔（James Tour）的莱斯实验室重新配置了该工艺，以快速再生锂离子电池中的石墨负极材料，去除杂质，以便它们可以反复使用。
该实验室的工作发表在Advanced Materials上。
来自商用电池的阳极闪蒸粉末回收了一些研究人员称之为他们目前留下的“惊人”废物积累。在短短几秒钟内，一阵高能量从阳极分解出锂、钴、镍和锰等无机盐。这些可以通过用稀盐酸处理来回收。
“2026年锂离子电池的产量预计将是2017年的五倍，而目前，其中只有不到5%被回收利用，”Tour说，他在2020年介绍了石墨烯的闪蒸工艺。“这给环境带来了沉重的负担，因为这些废电池被处理，阳极被燃烧以获取能量或送往垃圾填埋场。
莱斯大学化学家使用闪焦耳加热从废旧锂离子电池中回收石墨阳极，成本约为每吨118美元。
“我们声称我们的工艺可以以更加环保和经济友好的方式回收关键金属和修复阳极，”他继续说道。
该实验室报告说，闪蒸阳极会降解固体电解质界面（SEI），其传导锂离子，但也使阳极免受有害反应的影响。
然后，闪蒸在剩余的石墨颗粒上涂上可渗透的离子碳壳，与传统在称为高温煅烧的耗时且能源密集型工艺中回收的材料相比，这有助于其未来的容量、速率性能和循环稳定性。
该实验室估计，回收一吨未经处理的阳极废物将花费约118美元。他们证明，闪蒸回收阳极在32华氏度下每克的回收比容量为351毫安小时，优于未经处理或煅烧的再生阳极的速率性能和电化学稳定性。
研究人员测试的回收闪蒸阳极在400次充电循环后保留了超过77%的容量。
James Tour
Weiyin Chen
“除了用过的石墨阳极之外，我们相信阴极、电解质及其混合物可以通过我们的方法有效地回收或修复，”该研究的第一作者，莱斯大学研究生Weiyin Chen说。
合著者是Rice academic visitor Rodrigo Salvatierra; alumnus John Tianci Li; research scientist Carter Kittrell; graduate students Jacob Beckham, Kevin Wyss, Nghi La, Paul Savas, Chang Ge, Paul Advincula, Phelecia Scotland and Lucas Eddy; and postdoctoral researchers Bing Deng and Zhe Yuan.
Tour是T.T.和W.F. Chao化学主席，也是材料科学和纳米工程教授。
空军科学研究办公室（FA9550-22-1-0526）、能源部国家能源技术实验室（DE-FE0031794）资助了这项研究。
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