随着电动汽车的普及,废旧锂离子电池的数量正在迅速增加。
根据数据,2020年国内废旧锂离子电池的总量约为50万吨,而到2030年,全球废旧电池的年产量预计将高达200万吨。这些废旧电池如果处理不当,不仅会造成严重的环境污染,还会对生态系统的健康构成威胁。
废旧锂离子电池中通常包含有害物质,如汞、锂和铅,它们在电池腐蚀过程中会渗入土壤和水源,影响生态系统的平衡。例如,当这些有害物质进入水体后,水生生物可能会受到影响,甚至人类从水龙头接水时也可能会摄入这些有害物质。
此外,三元锂电池在填埋时如果处理不当,还可能导致垃圾填埋场发生火灾,释放出有毒化学物质,对环境和人类健康产生负面影响。相比之下,磷酸铁锂电池的污染相对较小,因为它们内部的电解液和其他材料在放置过程中不会产生铅、汞、镉等有害物质。
电池回收是解决废旧电池问题的关键。目前,许多汽车制造商都在探索不同的回收方法。例如,特斯拉已在上海工厂和内华达州工厂建立了电池回收设备,2020年,特斯拉回收了1300吨的镍、400吨的铜、80吨的钴,回收利用率达到了92%。比亚迪则专注于废旧电池的梯次利用,即将汽车中的二手电池回收后用在其他储能领域,如电力和通信领域。
电池回收主要采用火法冶金和湿法冶金两种方法。火法冶金可以回收钴、镍和铜,但无法回收锂和铝等其他材料。湿法冶金可以回收锂和铜,但需要使用腐蚀性试剂,例如盐酸、硝酸和硫酸。
最近,ReCell国际团队提出了一种新的回收方法,使用超临界二氧化碳去除电解质,然后粉碎电池并基于密度差异物理分离组件,这种方法理论上可以重复使用几乎所有的组件。此外,伯明翰大学的ReLiB项目团队开发了一种机器人程序,可以分类、拆卸和回收有价值材料,这种方法可以提高电池组件的分离度,但目前还不能进行商业化试验。
废旧电池的处理不仅关系到环境保护,还涉及到电池原材料的成本和开采问题。未来,汽车制造商和科研团队将继续研究更高效的电池回收方法,以减少对环境的直接污染,并降低电池原材料的开采成本。