石墨回收：爱沙尼亚塔博士将电池石墨废料转化成新型金属-空气电池材料——电催化剂
当前，废旧电池里的钴、镍等贵重金属已实现大规模回收，但占电池质量约四分之一的石墨仍是棘手废料。这种碳材料对电荷储存至关重要。“全球 80% 以上的天然石墨在中国开采，90% 以上的电池用石墨也由中国生产。对欧盟来说，这是供应链安全隐患，”爱沙尼亚国家化学物理与生物物理研究所初级研究员 Reio Praats指出。
他在塔林理工大学（TalTech）刚通过的博士论文，就是为回收电池石墨寻找新出路。锂电回收后剩下的“黑渣”——主要成分是石墨，但残留少量金属。他成功把这些黑渣做成了电催化剂——制造新型金属-空气电池的核心材料。
“与锂离子电池相比，金属-空气电池用到的稀缺战略原材料更少，成本更低，环境足迹也更小，”Praats 解释。但这类电池离不开高效电催化剂。“结果出乎意料地变废为宝”
旧锂电回收分火法和湿法。火法直接把石墨烧掉；湿法先粉碎，再分选，得到所谓“黑渣”。“黑渣里主要是两大成分：含锂、钴、锰、镍的活性正极材料，以及石墨，”Praats 介绍。用浸出法把贵重金属提取后，就剩下被他盯上的残渣。“我的博士工作就是处理这部分残渣，做成电催化剂。”
电催化剂能加速关键化学反应，他重点关注“氧还原”和“氧析出”反应。“氧还原反应可用来发电，例如氢燃料电池或我正在开发的金属-空气电池；充电时则发生氧析出反应，”他说。这两种反应正是金属-空气电池运行的核心。
“目前主流电催化剂依赖铂、铱等极贵重的稀有金属，地壳含量极低，我们的目标是用非贵金属催化剂取代它们，”Praats 表示。残渣里残留的电池金属，对别的回收商是杂质，对他却是“天赐之宝”。“电催化剂恰恰需要这些金属，”他说。实验里，他做的催化剂性能甚至超过了贵金属对照样。“当然，金属-空气电池尚处早期，标准尚未建立，还有很多问号，”他坦言。
项目期间，Praats 并未亲自拆电池，而是直接利用现成的工业黑渣。“眼下有几十万吨黑渣堆在那里，用途不明。研究的一个目标就是推动循环经济，别让宝贵资源流失；同时也助力开发新的储能技术，让我们更有效地存储太阳能、风能等可再生能源，”他说。
Reio Praats 于 9 月 29 日在塔林理工大学进行了其博士论文《将锂离子电池废料升级再造为锌-空气电池可持续电催化剂》的答辩。
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