흑연은 높은 전자 전도성, 큰 리튬 이온 확산 계수, 층상 구조 전후의 작은 부피 변화, 높은 리튬 삽입 용량 및 낮은 리튬 삽입 전위와 같은 장점으로 인해 시장에서 주류 리튬 배터리 음극 재료가 되었습니다.
리튬이온 배터리에 대한 수요가 지속적으로 증가함에 따라 폐 리튬이온 배터리도 대량으로 발생하고 있습니다. 폐 리튬 이온 배터리를 재활용하면 자원 재활용률을 높이고 자원 부족을 완화할 수 있을 뿐만 아니라 환경 오염을 효과적으로 방지할 수 있습니다.
폐 리튬 이온 배터리는 예비 분리 목적을 달성하기 위해 물리적 또는 화학적 방법으로 재활용하기 전에 전처리가 필요합니다. 분해 시 사용한 리튬 이온 배터리의 단락 또는 자연 연소를 방지하기 위해 일반적으로 포화 염용액에 담가 완전히 방전됩니다. 완전히 방전된 폐전지는 수동 분해, 기계적 파쇄, 스크리닝을 통해 처리한 후 폐흑연 흑색 분말을 얻을 수 있습니다.
폐 리튬 이온 배터리를 처리하는 동안 일부 금속 불순물(Li, Al, Co, Ni 등), 유기 전해질 및 바인더가 필연적으로 흑연에 포함되어 후속 재료 회수 효율에 영향을 미칩니다. 따라서 음극재의 정제가 필요하다.
폐 리튬 이온 배터리의 흑연 양극의 자원 활용도 현재 연구 핫스팟입니다. 재활용된 고순도 흑연은 용량 유지율과 쿨롱 효율이 뛰어나 다시 흑연 음극으로 사용할 수 있습니다.
폐흑연을 직접 환원제로 활용하는 것 외에도 회수된 재활용 흑연을 흡착제로 제조할 수도 있다.
또한, 재생흑연은 흑연 본래의 격자를 유지하고 있기 때문에 그래핀 원료로 활용이 가능하다. 일부 연구자들은 개선된 허머스(Hummers) 방법을 사용해 재생흑연을 산화흑연으로 제조하고, 최종적으로 비타민C를 환원제로 사용하는 그래핀을 제조했다.
흑연은 중요한 전략적 자원이다. 리튬 이온 배터리의 흑연 양극을 재활용 및 재사용하면 흑연 자원 시장의 수급 모순 균형을 맞추는 데 도움이 될 뿐만 아니라 배터리 제품의 환경 위험도 줄일 수 있습니다. 현재 리튬이온 배터리 흑연 음극의 재활용 및 재사용에 대한 더 심층적인 연구가 여전히 필요하며, 폐 리튬이온 배터리 양극 재료의 효율적이고 깨끗한 활용 및 무해한 처리 기술에 대한 연구 개발을 강화하고 더 나아가 재활용 흑연 및 그 제품의 활용 방식을 확대합니다.
