从废锌碳电池到锂离子电池：一种环保的石墨回收方法及其在高效储能中的应用

本研究创新性地采用球磨法（ball milling）从废弃锌碳（Zn-C）电池中回收石墨，通过XRD、Raman、TEM等多维度表征证实其部分有序结构（a=2.4704 ?，c=6.7516 ?）和高缺陷密度（ID/IG=1.069），作为锂离子电池（LIB）负极展现出367.52 mAh/g@1C的比容量和99.05%库伦效率，为低成本、可持续的电池材料循环利用提供了绿色解决方案。

　　

Highlight

从废锌碳电池中回收石墨：本研究通过球磨技术从废弃Zn-C电池中提取石墨，其XRD显示晶格参数（a=2.4704 ?，c=6.7516 ?）与商业石墨接近，但拉曼光谱揭示更高缺陷密度（I_D/I_G=1.069 vs 0.22）。TEM观察到层状结构断裂，XPS证实sp²杂化碳主导（C-C/C=C峰284.70 eV），FTIR检测到表面C-H键修饰。这些结构特性显著提升锂离子扩散速率，使回收石墨在1C倍率下实现367.52 mAh/g比容量，200次循环后库伦效率达99.05%，媲美商业石墨（371.39 mAh/g）。

XRF分析

XRF数据显示回收石墨中金属杂质（如Fe、Al、Cu）含量升高，但球磨工艺有效降低其浓度（表1）。这表明该方法可同步解决污染问题，满足LIB负极材料纯度要求。

Conclusion

本研究开创了废Zn-C电池石墨的绿色再生路径：球磨法不仅经济高效，更通过缺陷工程赋予材料优异电化学性能。回收石墨的长期稳定性（99.05%库伦效率）与商业产品相当，同时减少92%的碳排放，为循环经济下的锂电产业提供了环境友好型阳极解决方案。