图文介绍    

2026年9月13日，北京理工大学李丽团队联合北京化工大学赵逸团队，在2025年度 JCR影响因子达22.6、材料科学领域一区 TOP 期刊Nano Research Energy发表题为“Upcycling Spent Graphite into Fast-Charging and Sustainable Anodes via Interfacial Catalytic-Percolative Engineering”的最新研究成果。

随着电动汽车和储能系统的发展，退役电池中的石墨回收受到越来越多关注。石墨是锂离子电池常用的负极材料，回收利用有助于节约资源并减少新制石墨的能源投入。然而，废旧石墨经过提纯后，长期充放电留下的裂纹、缺陷和退化界面仍可能影响其性能。尤其高倍率条件下，锂离子进入和穿过界面的过程受阻，容易造成容量下降与循环衰减。

近年来，研究人员通过碳包覆、有机保护层和金属氧化物修饰等方法改善再生石墨，但界面保护与快速传输仍需兼顾：保护层过于致密可能阻碍离子通过，部分方法对加快界面反应的作用有限，精密沉积技术还面临成本和效率方面的限制。如何在稳定界面的同时，让锂离子更顺畅地进入石墨，成为提升再生负极性能的重要问题。

针对这一问题，合作团队通过液相包覆与较低温度热处理，在再生石墨表面构筑非晶氧化铝纳米网络，实现锂离子电池快充石墨负极。该设计的特色在于，将促进界面反应与连通离子传输路径相结合：氧化铝中的活性位点帮助锂离子脱去周围配位的溶剂分子，多孔网络则与石墨固有缺陷协同，为离子提供吸附位点和传输入口。同时，修饰界面促进形成稳定的保护膜，减少电解液持续分解，使部分原有缺陷得以用于储锂和传输。

图1. 废旧石墨升级回收及非晶氧化铝界面设计示意图

研究表明，氧化铝修饰再生石墨电极（ARG）在0.1 C下的可逆容量达到394 mAh/g，在4 C高倍率下仍保持236 mAh/g。1 C循环100次后，其容量保持率为98.21%，高于同条件下商业石墨的88.06%和未修饰再生石墨的85.09%。在4 C下循环200次后，容量仍为160.7 mAh/g。与磷酸铁锂正极匹配组成全电池后，1 C循环100次的容量保持率为87.07%，展示了该材料在全电池体系中的应用潜力。

图2. 基于ARG电极的电化学性能测试。（a）循环伏安曲线；（b）不同倍率下的充放电曲线；（c）1 C循环性能；（d）倍率性能；（e）2 C与4 C循环性能；（f）与已报道再生石墨的倍率性能比较；（g）磷酸铁锂与ARG匹配的全电池充放电曲线

团队结合界面分析、原位测试和理论计算，揭示了去溶剂化、吸附与传输相互协同的作用机制，说明合理利用再生石墨的结构特点、同时调节界面反应，是兼顾高倍率性能与循环稳定性的有效途径。这项工作为再生石墨界面设计提供了实验与理论依据，也拓展了废旧材料功能升级的研究思路。

研究还评估了该路线的经济与环境表现。在文章设定的条件下，其估算成本为7.05美元/kg，能耗为18 MJ/kg，均低于所比较的人工石墨生产、火法及湿法回收路线；温室气体排放约为3.5 kg CO₂当量/kg，显示出成本与减排潜力。

这一成果体现了合作团队在废旧石墨回收、界面功能设计和电池性能验证方面的研究进展，将资源循环利用与高性能电极开发联系起来。相关策略有望提高废旧石墨的再利用价值，为快充型再生负极研发及电池材料可持续制造提供技术参考。

文章信息    

共同第一作者：Xueqian Li、Xiaodong Zhang

通讯作者：李丽教授、赵逸副教授

通讯单位：北京理工大学、北京化工大学

相关论文信息：Li X, Zhang X, Lin J, et al. Upcycling Spent Graphite into Fast-Charging and Sustainable Anodes via Interfacial Catalytic-Percolative Engineering. Nano Research Energy, 2027, 6: e9120276. https://doi.org/10.26599/NRE.2026.9120276

论文标题：Upcycling Spent Graphite into Fast-Charging and Sustainable Anodes via Interfacial Catalytic-Percolative Engineering

论文网址：

https://www.sciopen.com/article/10.26599/NRE.2026.9120276

DOI：10.26599/NRE.2026.9120276

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Nano Research Energy——Call for papers

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○ 2022年9月入选2022年度中国科技期刊卓越行动计划——高起点新刊项目。

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○ 2024年9月入选北京市2024年度支持高水平国际科技期刊建设——强刊提升项目。

○ 2025年3月被中国科学院期刊分区表材料科学1区Top期刊。

○ 2025年3月被Open Access Journal Index (全球OA期刊索引，简称OAJ）收录。

○ 2025年4月被ESCI（Emerging Sources Citation Index）数据库收录。

○ 2025年7月被INSPEC数据库收录。

○ 2025年8月被CSCD数据库收录。

○ CiteScore 2025 = 41.6。

○ 2025 JCR IF = 22.6

○ 2026年前免APC出版费。

○ 2026年9月入选2025年度世界一流科技期刊目录。

○ Submission to First Decision: 5 days。

期刊介绍

Nano Research Energy  影响因子22.6，Q1 区；期刊分区表材料科学一区TOP期刊。2022年6月由清华大学创办，主编为清华大学曲良体教授和香港大学支春义教授，由清华大学出版社自主研发国际化数字出版平台SciOpen为本刊唯一发布平台。本刊聚焦纳米材料和纳米科学技术在新型能源相关领域的前沿研究与应用，对标国际顶级能源期刊，已入选2022年度中国科技期刊卓越行动计划——高起点新刊项目，北京市2024年度支持高水平国际科技期刊建设——强刊提升项目。官方网站: https://www.sciopen.com/journal/2790-8119。投审稿系统：https://mc03.manuscriptcentral.com/nre

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