觀點(diǎn)：BBC：鋰電池沒(méi)有回答的一個(gè)最大問(wèn)題

Lithium batteries" big unanswered question(鋰電池沒(méi)有回答的一個(gè)最大問(wèn)題)

當(dāng)全世界都在尋求汽車電氣化和儲(chǔ)存可再生能源時(shí)，一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)迫在眉睫：所有那些用過(guò)然后廢棄的舊鋰電池會(huì)是什么情況?

【資料圖】

電氣化的未來(lái)比我們想象的要近得多。通用汽車公司今年早些時(shí)候宣布，計(jì)劃到2035年停止銷售汽油動(dòng)力汽車。奧迪的目標(biāo)是到2033年停止生產(chǎn)，許多其他大型汽車公司也在紛紛效仿。事實(shí)上，根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)的數(shù)據(jù)，到2040年世界乘用車銷量的三分之二將是電動(dòng)的。由于電池存儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步，全球電網(wǎng)規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)正在快速增長(zhǎng)。

雖然這聽(tīng)起來(lái)似乎是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)電力和公路旅行的理想途徑，但有一個(gè)大問(wèn)題尚未解決。目前，鋰離子電池通常用于電動(dòng)汽車和用于儲(chǔ)存可再生能源能量的超級(jí)電池，但鋰電池很難回收。使用最廣泛的回收傳統(tǒng)電池的方法(如鉛酸電池的回收方法)，對(duì)鋰電池不起作用。鋰電池通常更大、更重、更復(fù)雜，如果拆錯(cuò)的話，甚至?xí)l(fā)生危險(xiǎn)。

在普通電池的回收工廠，電池零件被粉碎成粉末，然后粉末被熔化(火法冶金)或溶解在酸中(濕法冶金)。但是鋰電池是由許多不同的部件組成的，如果不小心拆卸，它們可能會(huì)爆炸。即使鋰電池以這種方式分解，產(chǎn)品也不容易重復(fù)使用。因此，回收鋰比開(kāi)采鋰礦來(lái)制造新的鋰成本更高。此外，由于缺乏大規(guī)模、廉價(jià)的鋰電池回收方式落后，全球只有約5%的鋰電池被回收，這意味著大部分鋰電池將被浪費(fèi)。

目前鋰電池回收的缺點(diǎn)并不是它們成為環(huán)境壓力的唯一原因。制造鋰電池所需各種金屬的開(kāi)采需要大量資源，例如開(kāi)采一噸鋰需要50萬(wàn)加侖(227.3萬(wàn)升)的水。在智利的阿塔卡馬鹽灘，鋰礦開(kāi)采與國(guó)家保護(hù)區(qū)植被減少、白天溫度升高和干旱加劇有關(guān)。因此，盡管電動(dòng)汽車在其使用壽命內(nèi)可能有助于減少二氧化碳排放，但為其提供動(dòng)力的鋰電池在其使用壽命開(kāi)始時(shí)已經(jīng)留下大量的環(huán)境足跡。

如果經(jīng)過(guò)大約10年左右的使用后，數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的鋰電池將被更有效地回收利用，這將有助于抵消所有的能源消耗。一些實(shí)驗(yàn)室一直在努力改進(jìn)更有效的回收方法，以便最終找到一種標(biāo)準(zhǔn)化、環(huán)保的鋰電池回收方法，以滿足飛速增長(zhǎng)的需求。

如何回收鋰電池

鋰電池有一個(gè)金屬陰極，在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中收集電子，由鋰和一些通常包括鈷、鎳、錳和鐵的元素混合物制成。它還有一個(gè)陽(yáng)極，或者說(shuō)是一個(gè)向外部電路釋放電子的電極，由石墨制成。還有一個(gè)分離器和電解液，電解液是在陰極和陽(yáng)極之間傳輸電子的介質(zhì)。從陽(yáng)極到陰極的鋰離子形成電流，陰極中的金屬是電池最有價(jià)值的部分，而這些正是化學(xué)家在拆卸鋰電池時(shí)重點(diǎn)要保存的部分。

改善鋰電池的回收利用，并最終使其部件可重復(fù)使用，將使現(xiàn)有的鋰電池重新獲得價(jià)值。這就是為什么科學(xué)家們提倡直接回收，給鋰電池最珍貴的部分(如陰極和陽(yáng)極)第二次生命，這可以大大抵消能源、浪費(fèi)和制造成本。

碳足跡

英國(guó)法拉第研究所(Faraday Institute)正在研發(fā)鋰電池的機(jī)器人拆卸，這是ReLib項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目專門研究鋰電池的回收和再利用。研究人員發(fā)現(xiàn)了一種利用超聲波探頭直接回收陽(yáng)極和陰極的方法，將超聲波聚焦在一個(gè)表面上，產(chǎn)生微小的氣泡使其內(nèi)爆，并將涂層從表面剝離，避免了必須打碎電池部件。

根據(jù)這項(xiàng)研究，這種超聲波回收方法可以在同一時(shí)期處理比傳統(tǒng)濕法冶金方法多100倍的材料，可以用不到一半的成本創(chuàng)造一個(gè)新的電池。該工藝可以很容易地應(yīng)用于規(guī)模化，并用于更大的基于電網(wǎng)的儲(chǔ)能電池。

隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)需求的穩(wěn)步增長(zhǎng)，整個(gè)汽車行業(yè)的公司已經(jīng)花費(fèi)數(shù)十億美元來(lái)提高鋰電池的可持續(xù)性。中國(guó)目前是迄今為止最大的鋰電池生產(chǎn)國(guó)，在回收鋰電池方面也取得了領(lǐng)先地位。廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)化方法回收鋰電池，包括對(duì)不同類型的電池進(jìn)行分類，這有助于鋰電池的進(jìn)一步發(fā)展。

一種更簡(jiǎn)單、更安全、制造成本更低、壽命結(jié)束時(shí)更容易分離的電池的出現(xiàn)，是解決當(dāng)前電動(dòng)汽車可持續(xù)性問(wèn)題的最終答案。但在這種電池出現(xiàn)之前，標(biāo)準(zhǔn)化鋰電池回收是朝著正確方向邁出的重要一步。在2025年左右，當(dāng)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的電動(dòng)汽車電池達(dá)到其初始生命周期的終點(diǎn)時(shí)，一個(gè)簡(jiǎn)易的回收過(guò)程將對(duì)世界各地的經(jīng)濟(jì)體更有吸引力。因此，當(dāng)電動(dòng)汽車成為主要的交通工具時(shí)，他們的電池要為第二次生命做好準(zhǔn)備。

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