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近些年来,在实现国家“双碳”目标的时代背景下,以锂离子电池为储能的电子消费产品以及新能源汽车领域发展迅猛。锂离子电池经过3～8年的服役年限后,面临着退役的选择。迫于环境保护和资源节约的双重压力,我们需要对废旧锂电池各组分进行回收利用。一直以来,回收失效锂离子电池中有价金属是主要关注点,负极材料由于较低的附加值却少有关注。对负极材料的回收不仅可以避免污染环境,而且可以缓解天然石墨矿的紧缺。因此,本文以典型退役锂离子电池的两类废旧石墨（石墨浸出渣和极片剥离料）为研究对象,并且围绕二者在硫酸熟化-酸浸、高温热处理、碳包覆及硅碳材料合成的关键环节上开展了系统研究。首先,针对来源于失效三元锂电池中的废旧石墨,采用硫酸熟化-酸浸联合高温焙烧的工艺来回收负极石墨。结果表明:废旧石墨中绝大部分的杂质得到去除,固定碳含量从96.8%提升到99.6%:石墨的结晶化度和石墨化程度均得到有效的提升;石墨表面形貌得到明显改善,变得光滑和平整;再生石墨展现出优异的性能,在0.1 C倍率下,首次充电比容量以及50圈的容量保持率分别为349 mAh/g和98.8%,均与商化石墨的相接近（352 mAh/g和99.7%）,较废旧石墨相比有显著地提升（304.4mAh/g和59.2%）。后续的CV和EIS测试也体现了二者在循环性能和倍率性能方面的差异。随后,对失效磷酸铁锂电池中的废旧石墨进行结构和成分分析,表明其含有磷酸铁（FePO4）、二水磷酸铁（FePO4·2H2O）和金属Al等杂质。对熟化过程中的反应进行了热力学分析;后续对熟化前后的物料进行了 SEM-EDS分析,提出了杂质的相转化机理。经过对熟化及酸浸过程条件优化后,石墨的固定碳含量从88.1%提升至99.1%。在0.1 C倍率下,再生石墨的首次库伦效率和容量保持率分别为86.1%和99.4%,远高于废旧石墨的（72.5%,80.9%）,低于商化石墨的（99.4%,99.6%）。特别地,对于再生石墨,锂离子在液相Ⅲ阶段容量贡献率为10.0%,在固相Ⅲ和Ⅱ阶段贡献率之和为47.4%;优于废旧石墨的（40.0%,40.6%）,接近于商化石墨（8.1%,49.2%）,进一步地证明了石墨提高的库伦效率。其次,对于负极极片剥离下的废旧石墨预先进行硫酸浸出得到纯化石墨,后续考察了不同热处理温度对石墨结构和电化学性能的影响。结果表明:900℃热处石墨达到最好的结晶度。此外,焙烧后石墨的C=C（C-sp2）含量从57.2%上升到65.8%,C-C（C-sp3）的含量从18.5%下降到12.6%;整体O含量从9.06%下降到2.34%。碳原子有序化度得到明显的增加,氧缺陷明显减少。最后,在0.1 C倍率下,900℃焙烧石墨的首次可逆容量和容量保持率为358.8 mAh/g和95.8%。特别地,EIS和CV测试中的锂离子扩散系数也展现出良好的极片电解液浸润效果和更稳定的晶体结构。再次,为了解决好部分类型失效锂离子电池的废旧石墨电化学性能较差的问题,提出了采用表面改性方法（沥青包覆）来改善电化学性能。结果表明:沥青已经成功地包覆到石墨材料上,并且形成的无定型碳有效地修复表面孔洞和裂纹,使石墨表面变得光滑平整,进而有利于电解液的浸润。此外,碳包覆石墨的粒径均一度提高,并且比表面积明显减小,有利于减小因锂离子消耗而形成的SEI膜。电化学性能表明:碳包覆石墨展现出增加的电化学性能,特别地,当沥青包覆量为10%时,在0.1 C倍率下,碳包覆石墨的初始库伦效率和可逆容量为80.5%和334.5.mAh/g,明显高于包覆前石墨的（74.7%,313.8 mAh/g）。最后,为了实现废旧石墨的高值化利用,将再生石墨掺杂纳米硅制备成硅碳复合材料。结果表明:通过喷雾干燥法制备出颗粒尺寸范围在20～50 μm的不同硅含量（5%～20%）球型颗粒,并采用常规合成方法制备出1 0%硅含量的片状硅碳材料作为对比。10%硅含量的球型硅碳材料中硅元素的分散性远好于同等硅含量的片状硅碳材料。球型硅碳材料中粒径分布变得集中,表明颗粒大小更均一,并且球型颗粒的比表面积和平均孔体积（8.115 m2/g和0.040cm3/g）,低于片状硅碳材料的（9.302 m2/g和0.048cm3/g）。最后,电化学性能分析结果表明:在0.1 C倍率下,5%、10%、15%和20%硅含量的球型硅碳材料的首次库伦效率分别为77.9%、77.8%、83.4%和82.6%,首次容量分别为 388.0 mAh/g、431.8 mAh/g、664.7 mAh/g 和 752.5 mAh/g。其中,10%硅含量的球型硅碳材料的电化学性能要略低于片状材料（78.4%,440.36 mAh/g）。另外,当电流密度增大到1.0 C时,10%硅含量的球型硅碳材料在200圈后容量保持率为91.6%,优于片状硅碳材料的88.4%。更为重要地,极片的形貌表征结果表明:经过100次循环后,球型硅碳材料电极膨胀率（208.6%）远小于片状材料（296.6%）。同时,球型材料极片的表面受损程度要小于片状硅碳材料。