鉅大LARGE | 點擊量：1077次 | 2019年01月03日
鋰電池的污染問題大意不得
據(jù)汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2017年中國汽車銷售了2887.89萬輛，蟬聯(lián)世界第一，同比漲幅3%，全國汽車保有量已經(jīng)向2億輛逼近。
去年全球汽車總銷量在9千萬輛左右，算下來世界每賣3輛車就有1輛被中國人買走，從保有量占比看，也在15%左右。
接下來緊迫的問題是，鋰電池報廢期臨近，怎樣防止大量的報廢電池污染問題。
與鉛酸電池等傳統(tǒng)電池相比，鋰動力電池具有更好的電能優(yōu)勢，同時它又不含鉛、鎘等對人類和環(huán)境具有重大危害的重金屬，被許多業(yè)內(nèi)人士津津樂道也在此，但這并不意味著它沒有潛在的環(huán)境污染威脅。
鋰動力電池的污染威脅，在于它報廢之后的后端處理環(huán)節(jié)。如果回收處置不當(dāng)，它也極有可能重蹈當(dāng)年鉛酸電池覆轍，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
多方資料顯示，盡管鋰動力電池不含廣受詬病的鉛、鎘等重金屬，但從技術(shù)工藝上來講，除了“鋰”，它的電解液中，仍然有鎳、鈷、錳等重金屬，電解液，含氟有機(jī)物也有污染。此外，報廢之后，它仍有300-1000V不等的高壓，在回收、拆解、處理過程中操作不當(dāng)，還是可能會有起火爆炸、重金屬污染、有機(jī)物廢氣排放等多種問題。
以鋰動力電池電解液中的六氟磷酸鋰為例，它在空氣環(huán)境中容易水解產(chǎn)生五氟化磷、氟化氫等有害物質(zhì)，對人體、動植物有強(qiáng)烈腐蝕作用，因此要特別注意溶劑和六氟磷酸鋰的處理。
鋰電池在資源再生循環(huán)利用過程中，經(jīng)過熱解、粉碎等物理預(yù)處理和浸出、萃取等化學(xué)處理后，只能得要鎳、鈷、錳萃余液，要想進(jìn)一步提純，必須引入大量的氨水來進(jìn)行處理，如此一來，必然排出有害的含氨廢液。
進(jìn)一步，過量的含氨廢液排入水體，將導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，造成水中生物大量死亡，而高濃度氨氮廢水被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽則對人類的健康造成極大的威脅。
更為致命的是，動力電池報廢高峰，也將在隨后幾年到來。
據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心預(yù)測，到2020年，中國電動汽車動力電池累計報廢量將達(dá)到12萬—17萬噸。而其他研究機(jī)構(gòu)預(yù)測的數(shù)據(jù)則更高，屆時報廢量將超過24.8萬噸，這大約是2016年報廢量的20倍。
中國首批動力電池將會在2018年前后出現(xiàn)大規(guī)模退役，在未來3到4年內(nèi)，動力鋰電池將會出現(xiàn)“報廢潮”。
“數(shù)量非常大，而且動力電池和一般的日用電池完全是兩個數(shù)量級的概念。”國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新工程專家組組長王秉剛此前對記者說，與相對環(huán)保的生產(chǎn)環(huán)節(jié)不同，后期“一旦處理不好，有可能是一場新的環(huán)保災(zāi)難?！?/p>
這也對鋰動力電池的回收，提出了新挑戰(zhàn)。
實際上，討論鋰電池含有毒物質(zhì)多少和污染問題，還是主要看生產(chǎn)企業(yè)的管控。比如，生產(chǎn)化學(xué)農(nóng)藥的管控的好，同樣很好。相反，生產(chǎn)鋰電池的企業(yè)不加管控，那也不能忽視。
從鋰電池各個成份對人體毒性上看鋰電池的污染問題。其組成有以下幾種：
1.正負(fù)極集流體。正極用鋁箔，負(fù)極用銅箔，還可能焊一些鎳帶做連接導(dǎo)電用。這些基本沒有毒性?，F(xiàn)在出現(xiàn)的一些廢舊鋰電池回收單位就是靠回收這些和鋼殼鋁殼掙錢?？苫厥绽茫瑹o污染。
2.負(fù)極材料。一般是石墨，少數(shù)可能是鈦酸鋰或是硅基材料。石墨分為，天然石墨和人造石墨，天然石墨來源于石墨礦，然后再進(jìn)行一些加工，這個天然石墨的開采，污染還是比較嚴(yán)重的，主要是對呼吸道的損壞。人造石墨，是用石油焦或是瀝青等高分子物高溫石墨化制成，基本無污染。中度污染，回收情況不明。
3.正極材料。目前的正極有磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料、鈷酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰。磷酸鐵鋰，一般用作汽車電池或是儲能電池，無毒性。錳酸鋰，電動自行車電池，無毒性。三元材料：鎳鈷錳酸鋰，用途廣泛，電動自行車、電子產(chǎn)品、航模等，鈷元素有毒。鈷酸鋰，數(shù)碼類的產(chǎn)品，手機(jī)、pad等，中等毒性。
4.電解液。為有機(jī)溶劑和鋰鹽組成，有機(jī)溶劑一般有PC、EC、DEC、DMC、DME等，其中DMC為微度，其他是無毒。鋰鹽是六氟磷酸鋰（用的最多，也有其他鋰鹽），遇水則水解生成HF，有毒。
5.外殼。有幾大類：鋁殼、鋼殼、塑料殼、鋁塑膜。其中鋁殼、鋼殼無毒。塑料殼和鋁塑膜則是白色污染。
6.隔膜。一般是聚烯烴類的微孔薄膜，PP、PE，白色污染。
7.粘結(jié)劑。目前一般有丁苯橡膠SBR、聚偏氟乙烯PVdF、還有一些丙烯酸類的粘結(jié)劑由，有白色污染。
8.溶劑。鋰電加工過程中使用到的物質(zhì)主要是NMP（微毒），用作是正負(fù)極的溶劑，在制造過程中蒸發(fā)掉，企業(yè)需要控制其排放量，并且回收。
目前鋰電存在的污染問題主要有三大類：
第一、生產(chǎn)過程中清洗正負(fù)極制漿的設(shè)備和涂布設(shè)備造成的污染，這兩個是包括正極負(fù)極材料、NMP、膠等物質(zhì)，一些企業(yè)控制不好，導(dǎo)致含毒廢水泄露。
第二、生產(chǎn)過程中清洗注電解液時的用品，可能導(dǎo)致含電解液的水流入下水道。一般情況下，技術(shù)研發(fā)人員很可能將水直接排入下水道。
第三、NMP回收不徹底
理論上是都可以回收，實際上動力電池回收沒有很大的經(jīng)濟(jì)價值。世界著名的材料化學(xué)、熔鹽物理化學(xué)、電化學(xué)專家DonaldSadoway舉例說，“平時的食品飲料罐很多都用鋁包裝，鋁的回收是很容易的。但是，造一架飛機(jī)寧肯用新的鋁，也不會用回收的鋁。因為回收的鋁里面會有很多雜質(zhì)，把雜質(zhì)去除所花的成本要比用新的鋁還貴，所以從經(jīng)濟(jì)效益來說直接就用新的材料。目前主流的鋰電池里面的分子、層次、結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，回收可能是可以回收，但是要把這么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，把里面有用的成分提取出來，循環(huán)使用，本身這個成本就很高。
大家都在提資源循環(huán)利用也許是因為基于幾個假設(shè)：第一，地球上的資源有限，第二，廢料可能不加以循環(huán)利用，就會成為垃圾，而垃圾的填埋跟著就成為一個大問題。但是，很多時候也需要綜合地去考慮問題，有些可能還不如不循環(huán)利用來得好。
目前電動汽車使用的鋰電池結(jié)構(gòu)，可能就需要在最初設(shè)計的時候進(jìn)行創(chuàng)新，把它的循環(huán)利用考慮進(jìn)去，結(jié)構(gòu)不要這么復(fù)雜，能用更方便、更低的成本去回收循環(huán)利用，這樣問題才能得到解決。
比較起來，鉛酸電池的回收工藝就簡單的多，所以現(xiàn)在一個有趣的現(xiàn)象是，小區(qū)里便宜的鉛酸電池電動車要小心被盜，比較貴的鋰電電動車沒人偷，因為沒有人收鋰電池。
如果報廢的動力電池沒人回收，最后的結(jié)果可能就是當(dāng)做垃圾填埋，這樣一來，鋰電池的污染就比鉛酸電池大多了。
