从博弈论的角度出发，揭示退役电动汽车电池的梯级利用与金属回收之间的权衡对中国金属安全的影响

《Journal of Energy Storage》：Uncovering the influence of trade-offs between echelon utilization and metal recycling of decommissioned electric vehicle batteries on metal security in China through a game perspective

激光诱导石墨（LIG）作为一种新兴的多功能材料，在能源存储与转换领域展现出巨大潜力。其通过激光直接碳化聚合物基底，一步形成高比表面积（>2000 m2/g）、导电（102–103 S/m）的三维多孔结构，无需复杂后处理，兼具环保性与可加工性。LIG已成功应用于锂离子电池（如Li-S电池中容量达1654 mAh/g）、钠离子电池（高循环稳定性）、超级电容器（比电容>1000 F/g）、燃料电池（PEMFC中功率密度>400 mW/cm2）及电催化（HER/OER活性接近铂基催化剂）。此外，LIG在柔性可穿戴设备中表现优异，如TENG可输出功率密度>2 W/m2，并兼具机械柔韧性与化学稳定性。当前挑战集中于规模化生产（如 Roll-to-Roll激光加工尚不成熟）、长循环稳定性（部分电池>1000次循环后容量保持率<80%）及多场景适配性优化。未来研究将聚焦激光参数调控与多尺度结构设计，以推动其在电动汽车、物联网等领域的实际应用。

　　激光诱导石墨烯（LIG）作为一种多功能材料，正逐渐成为先进能源技术领域的重要组成部分。LIG以其高导电性、大的比表面积和可调的化学性质，展现出在能量存储、转换和采集等领域的巨大潜力。这种材料能够通过单一的激光书写工艺，直接将富含碳的基材转化为多孔、导电的石墨烯结构，无需复杂的后处理步骤。这种工艺不仅简化了制造流程，还显著降低了生产成本和环境影响，为可持续能源系统的发展提供了新的思路。

LIG在能量存储中的应用广泛，包括电池、超级电容器、染料敏化太阳能电池（DSSCs）等。其高导电性提高了电荷传输效率，多孔结构则有助于缓冲体积变化，提升电容和循环稳定性。此外，通过异原子掺杂或过渡金属的引入，LIG的催化活性可以进一步增强，达到与贵金属相当的水平。LIG在DSSCs中可作为低成本的铂电极替代品，而在摩擦纳米发电机（TENGs）中，其强摩擦电响应和机械耐久性使其能够集成到自供电、可穿戴系统中。

LIG的制造过程依赖于多种激光参数，如激光功率、扫描速度、波长和脉冲持续时间。这些参数的优化对于获得高质量的LIG结构至关重要。例如，高功率的激光可以促进石墨化，从而提高导电性和表面积，但过高的功率可能导致材料的过度烧蚀和结构损伤。相反，较低的功率可能无法实现充分的石墨化，影响导电性。激光波长的选择也至关重要，CO?激光和紫外激光分别通过热效应和光化学效应促进石墨烯的形成。CO?激光适用于芳香族聚合物，而紫外激光则更适合于微电子或传感器应用，因为它可以实现更精细的图案化。

在LIG的制造过程中，激光与基材的相互作用决定了最终材料的结构和性能。通过选择不同的碳前驱体，如聚酰亚胺（PI）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）和酚醛树脂（PRs），可以制备出具有不同性能特性的LIG。这些前驱体在激光作用下，会发生热分解和碳化，形成多孔的石墨烯结构。例如，聚酰亚胺在激光作用下可以生成具有高导电性和良好机械性能的LIG泡沫结构，而酚醛树脂则可以通过掺杂金属盐来提高其电化学性能。

LIG的多功能性使其在多种能源设备中具有应用潜力。例如，在锂离子电池（LIBs）中，LIG可以作为电极材料，提高电池的充放电效率和循环寿命。LIG的多孔结构能够有效抑制锂枝晶的形成，提高电池的安全性和稳定性。此外，LIG在钠离子电池（SIBs）中的应用也显示出其优越的性能，特别是在提高离子扩散速率和电极材料的稳定性方面。

在超级电容器的开发中，LIG的高比表面积和良好的导电性使其成为理想的电极材料。通过异原子掺杂和与伪电容材料（如MnO?或导电聚合物）的结合，可以进一步提高超级电容器的电容和电化学稳定性。LIG的结构可以被调整，以满足不同应用需求，如在柔性电子产品和物联网（IoT）设备中的使用。

在能量转换和采集方面，LIG展现出独特的性能。例如，在燃料电池（FCs）中，LIG可以作为催化剂支撑层，提高氧气还原反应（ORR）和氢气生成反应（HER）的效率。通过掺杂异原子或引入过渡金属氧化物，LIG的催化活性可以得到显著增强。此外，LIG在摩擦纳米发电机（TENGs）中的应用也显示出其在自供电系统中的巨大潜力，其多孔结构和可调的表面化学特性有助于提高能量采集效率。

尽管LIG在能量技术领域展现出诸多优势，但其规模化生产和长期稳定性仍然是需要克服的挑战。目前，虽然一些研究已经探索了滚筒式（R2R）和多光束激光处理方法，但这些技术尚未实现真正的规模化生产。此外，LIG在不同环境下的稳定性也需要进一步研究，以确保其在实际应用中的可靠性。未来的研究方向可能包括开发新的前驱体，优化激光参数以实现更精细的结构控制，以及探索LIG与其他材料的协同效应，以提升其在复杂设备中的性能。

总的来说，LIG作为一种可持续、可扩展和可编程的材料，为未来能源系统的开发提供了重要的基础。其独特的性能使其在能量存储、转换和采集等多个领域具有广泛的应用前景。通过进一步的研究和技术创新，LIG有望成为推动绿色能源技术发展的重要材料。