利用废旧锂离子动力电池制备石墨烯基柔性生态功能材料-中国科学院生态环境研究中心

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项目简介

针对大量废弃的锂离子动力电池负极石墨高附加值利用方法匮缺,环境问题突出的现状,开展废弃石墨制备石墨烯环境治理生态功能材料方法方法研究与中试应用。大部分报废的锂离子动力电池仍然保持着良好的充放电性能,通过对废旧电池再充电的方式可在电池负极上得到锂化石墨,由于锂的嵌入,锂化石墨中的石墨层间距大幅度增加,且由于石墨层间以取向力键合,石墨的层间作用力随着层间距的增加以正比于层间距六次方的比例降低,因而在的机械外力(超声等)作用下,很容易实现石墨层的剥离,得到石墨烯。进一步的研究发现,将废旧锂离子动力电池充电至60~90%荷电状态,可以使石墨负极转化为LiC6与LiC12,通过调控荷电状态可以控制LiC6与LiC12的比例,这样可以在石墨烯制备过程中调控其层数,得到不同类型的石墨烯。

应用领域

本研究将通过再荷电物理法制备不同LiC6与LiC12比例的锂化石墨,增加石墨层间距,降低取向键合力,然后超声剥离制备二维石墨烯,进一步通过3D打印将二维石墨烯转化为三维石墨烯,实现石墨烯材料的多尺度结构设计和优化布局。制备的功能材料在园林造景、立体绿化、边坡护理、农林园艺、废气净化、废水处理等领域具有广阔的应用市场。

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