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摘要:廢舊鋰電池逐漸涌入市場后一方面會導致浪費資源,另一方面會造成污染環境、危害人類的健康,同時也危及子孫后代的發展。這些都使得廢舊鋰電池的回收利用意義重大。目前回收方法主要有階梯利用和拆解回收。其中拆解回收中的化學法是業內最常用的方法,也是技術最純熟的方法,而生物法是最有前途的方法。
鋰電池,是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解液溶液的電池。鋰的化學性質十分活潑:在空氣中就會被氧化使原本銀白色的鋰變為白色疏松的化合物,甚至會自燃;它遇水會發生劇烈的化學反應,生成氫氣并發生爆炸。雖然20世紀70年代首個鋰電池就誕生了,但是正是鋰的這種活潑的化學性質使鋰電池在很長時間都沒有發展。直到1991年索尼公司才發布了第一個商用鋰離子電池。隨后,它的用途漸漸增多,最終使整個電子產業鏈受益。
鋰電池的壽命一般為300~500個充電周期,初步估計其壽命一般在兩年至三年。前期不少的鋰電池已經進入市場,同時當前新能源汽車的需求不斷增加(在我國主要是鋰電池),使得鋰電池需求不斷上升。但是這也帶來了相關的問題:隨著首批報廢的鋰電池已經進入市場,預計越來越多的廢舊鋰電池會產生,未來我們將面臨嚴峻的鋰電池的回收問題。
為什么要回收鋰電池
首先,地球上的資源是有限的,包括各種礦產資源、化石能源甚至水等資源。工業革命以來各種資源的消耗速度都遠遠大于工業革命之前,如果我們只是一昧地開采、開發,資源遲早會消耗殆盡,最終危機子孫后代的生存。
其次,從環保的角度出發,我們也應該回收鋰電池并加強廢舊鋰電池處理工藝的開發,最終形成一個完整、高效的產業鏈。廢舊鋰電池中含有大量的金屬鈷、鎳、銅、鋁等。相對于可以看見或者聞到空氣和水污染,重金屬的污染常常是隱蔽的。如果處理廢舊鋰電池方法是隨著生活垃圾一起焚燒或者深埋于地下,都會使各種重金屬進入土壤,而重金屬在土壤中是不可分解的,最終通過食物鏈進入人體并在人體中富集,威脅人類的健康,鈷對我們的皮膚有放射性損傷,而當鋁積累過多時,使兒童智力低下、使中年人造成記憶力減退等。
回收方法
鋰電池的回收主要有階梯利用和拆解回收兩種方法。
階梯利用方法通俗的說就是充分利用鋰電池的剩余價值,在某一階梯上難以維系時轉而應用于下一梯度,直到沒地方利用為止。只有那些沒有任何利用價值的電池才被成為廢電池。我國鐵塔公司經過兩年在多個省市試點、測試及研究,最終在2018年對其動力電池的階梯利用法案全面肯定。這是我國階梯利用的一大進步,這必將帶來商業化突破。
但是這種方法目前由于回收體系不完善,而且關于何時回收、何種程度進入下一階梯的使用還沒有統一的標準,進而引起大家的擔憂。
第二種方法是拆解回收。拆解回收廢鋰離子電池的具體方法分為物理法、化學法和生物法這三類。物理法包括火法、機械破碎浮選法、機械研磨法等。其中火法又被稱為干法,但是這種方法會引起大氣污染。化學法又被稱為濕法,是行業內最常用的方法。其具體方法是通過化學試劑把正極的金屬離子浸出,然后在通過沉淀、萃取等方法把金屬分離出來,該方法技術純熟。生物處理法目前還處于研究階段,未能大規模運用。這是因為微生物對環境的適應能力較弱且對溫度要求比較苛刻等因素限制其發展。傳統的干法和濕法流程長、成本高且使用的各種溶液同樣會造成種種污染,相對于這兩種方法來說,生物法成本低、耗能低、更加環保。生物法的種種優點使其前景廣闊、前途一片廣明。
結語
隨著我國逐漸進入新能源汽車電池大規模回收期,鋰電池的回收及后續處理越來越重要。當前我國有必要加快形成完善、高效的鋰電池回收產業鏈、出臺相關的階梯利用標準;同時也要加強生物法的研發,盡快使生物法應用于實踐以提高廢舊鋰電池的回收效率。
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