鋰離子電池已成為日常生活中不可或缺的一部分。廢棄電池的數量也相應較高。它們含有大量的重要原料，例如石墨。回收這種礦物質以在具有相同性能的新電池中重複使用是一個重要目標。

烏爾姆亥姆霍茲研究所和德累斯頓-羅森多夫亥姆霍茲中心 (HZDR) 的亥姆霍茲弗萊堡資源技術研究所 (HIF) 的研究人員現已成功展示了石墨回收技術。在測試中，純化石墨表現出與原始商用陽極級石墨相當的優異容量保持率。

鋰離子電池 (LIB) 幾乎存在於我們所有的電器中，是電動車的重要能源供應商。然而，各種老化過程會降低電池在使用期間的表現。

鋰離子電池含有許多重要的原料。除了得名的鋰之外，它們還含有銅、鎳、鈷、鋁和石墨等金屬。後者指的是負極材料，約佔電池重量的15%～25%。石墨越純，這種機制的作用越好。

合成石墨，即使用能源密集型焦炭製程生產的石墨，由於其最佳化和適應性強的特性，特別好地完成了這項任務。然而，天然（即從礦石中開採的）和合成陽極石墨主要來自中國，並且具有顯著的環境足跡。

因此，為了回收原料並同時最大限度地減少對中國的依賴，回收至關重要。目前，歐洲每年回收約10萬噸廢舊電池。

石墨的純化及再利用

為了從報廢電池中回收石墨，首先將它們切碎，並留下所謂的黑色物質。使用泡沫浮選從這種細粉中提取石墨。此製程基於礦物的選擇性疏水化（即防水特性）以及這些顆粒與氣泡的附著，隨後透過泡沫回收氣泡。

所得濃縮物通常使用氫氟酸等無機酸進行純化，這也會造成環境破壞。在這種情況下，澳洲公司EcoGraf使用環保製程清潔石墨顆粒，不需要劇毒的氫氟酸。

烏爾姆和弗賴堡亥姆霍茲研究所的研究人員檢查了石墨顆粒的純度和作為陽極材料的再利用。「透過我們進行的測試，我們可以證明從廢棄鋰離子電池中回收的石墨的電化學性能與新陽極石墨的電化學性能相匹配。相比之下，結構和形態變化不大。

「最重要的是，儘管回收過程中存在少量雜質，回收石墨仍具有超過 350 mAh/g 的顯著可逆比容量，」HIF 科學家 Anna Vanderbruggen 博士在進行這項研究時說道。

對由回收石墨製成的新組裝電池進行的測試顯示出出色的循環穩定性。測試電池經過1000次充放電循環，容量維持率為80%。這與純材料製成的參考全電池的性能相當。

循環經濟的重要一步

該結果是滿足去年剛修訂的歐洲電池法規要求的重要一步。它規定到 2030 年將最低迴收效率從 50% 提高到 70%。

由於石墨佔鋰離子電池總質量的25%，並且在不久的將來仍將是鋰離子電池的重要組成部分，因此這種回收工藝代表了在符合歐洲綠色協議要求方面取得的重大進展，最重要的是，推動循環經濟。