鉅大LARGE | 點擊量：6066次 | 2021年04月06日
鋰離子電池會污染周邊環境嗎？
據汽車工業協會數據顯示，2017年我國汽車銷售了2887.89萬輛，蟬聯前列，同比漲幅3%，全國汽車保有量已經向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輛被我國人買走，從保有量占比看，也在15%左右。
接下來緊迫的問題是，鋰離子電池報廢期臨近，怎么樣防止大量的報廢電池污染問題。
與鉛酸電池等傳統電池相比，鋰動力鋰電池具有更好的電能優勢，同時它又不含鉛、鎘等對人類和環境具有重大危害的重金屬，被許多業內人士津津樂道也在此，但這并不意味著它沒有潛在的環境污染威脅。
鋰動力鋰電池的污染威脅，在于它報廢之后的后端處理環節。假如回收處置不當，它也極有可能重蹈當年鉛酸電池覆轍，對環境造成嚴重污染。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-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，盡管鋰動力鋰電池不含廣受詬病的鉛、鎘等重金屬，但從技術工藝上來講，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，還是可能會有起火爆炸、重金屬污染、有機物廢氣排放等多種問題。
以鋰動力鋰電池電解液中的六氟磷酸鋰為例，它在空氣環境中容易水解出現五氟化磷、氟化氫等有害物質，對人體、動植物有強烈腐蝕用途，因此要特別注意溶劑和六氟磷酸鋰的處理。
鋰離子電池在資源再生循環利用過程中，經過熱解、粉碎等物理預處理和浸出、萃取等化學處理后，只能得要鎳、鈷、錳萃余液，要想進一步提純，必須引入大量的氨水來進行處理，如此一來，必然排出有害的含氨廢液。
進一步，過量的含氨廢液排入水體，將導致水體富營養化，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，動力鋰電池報廢高峰，也將在隨后幾年到來。
據我國汽車技術研究中心預測，到2020年，我國電動汽車動力鋰電池累計報廢量將達到12萬17萬噸。而其他研究機構預測的數據則更高，屆時報廢量將超過24.8萬噸，這大約是2016年報廢量的20倍。
我國首批動力鋰電池將會在2018年前后出現大規模退役，在未來3到4年內，動力鋰離子電池將會出現報廢潮。
數量非常大，而且動力鋰電池和一般的日用電池完全是兩個數量級的概念。國家新能源汽車技術創新工程專家組組長王秉剛此前對記者說，與相對環保的生產環節不同，后期一旦處理不好，有可能是一場新的環保災難。
這也對鋰動力鋰電池的回收，提出了新挑戰。
實際上，討論鋰離子電池含有毒物質多少和污染問題，還是重要看生產公司的管控。比如，生產化學農藥的管控的好，同樣很好。相反，生產鋰離子電池的公司不加管控，那也不能忽視。
從鋰離子電池各個成份對人體毒性上看鋰離子電池的污染問題。其組成有以下幾種：
1.正負極集流體。正極用鋁箔，負極用銅箔，還可能焊一些鎳帶做連接導電用。這些基本沒有毒性。現在出現的一些廢舊鋰離子電池回收單位就是靠回收這些和鋼殼鋁殼掙錢。可回收利用，無污染。
2.負極材料。一般是石墨，少數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，然后再進行一些加工，這個天然石墨的開采，污染還是比較嚴重的，重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、電子產品、航模等，鈷元素有毒。鈷酸鋰，數碼類的產品，手機、pad等，中等毒性。
4.電解液。為有機溶劑和鋰鹽組成，有機溶劑一般有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劑由，有白色污染。
8.溶劑。鋰電加工過程中使用到的物質重要是NMP（微毒），用作是正負極的溶劑，在制造過程中蒸發掉，公司要控制其排放量，并且回收。
目前鋰電存在的污染問題重要有三大類：
第一、生產過程中清洗正負極制漿的設備和涂布設備造成的污染，這兩個是包括正極負極材料、NMP、膠等物質，一些公司控制不好，導致含毒廢水泄露。
第二、生產過程中清洗注電解液時的用品，可能導致含電解液的水流入下水道。一般情況下，技術研發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，實際上動力鋰電池回收沒有很大的經濟價值。世界著名的材料化學、熔鹽物理化學、電化學專家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，把雜質去除所花的成本要比用新的鋁還貴，所以從經濟效益來說直接就用新的材料。目前主流的鋰離子電池里面的分子、層次、結構太復雜，回收可能是可以回收，但是要把這么復雜的結構，把里面有用的成分提取出來，循環使用，本身這個成本就很高。
大家都在提資源循環利用也許是因為基于幾個假設：第一，地球上的資源有限，第二，廢料可能不加以循環利用，就會成為垃圾，而垃圾的填埋跟著就成為一個大問題。但是，很多時候也要綜合地去考慮問題，有些可能還不如不循環利用來得好。
目前電動汽車使用的鋰離子電池結構，可能就要在最初設計的時候進行創新，把它的循環利用考慮進去，結構不要這么復雜，能用更方便、更低的成本去回收循環利用，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，所以現在一個有趣的現象是，小區里便宜的鉛酸電池電動汽車要小心被盜，比較貴的鋰電電動汽車沒人偷，因為沒有人收鋰離子電池。
假如報廢的動力鋰電池沒人回收，最后的結果可能就是當做垃圾填埋，這樣一來，鋰離子電池的污染就比鉛酸電池大多了。所有的鋰離子電池爆炸都是由短路引起的，引起短路的現象有過充、過放、過流、過熱，它們是通過鋰離子電池內部結構而形成電池短路的，所謂內因決定外因的意思，鋰離子電池結構本身是一個工藝制造過程，而工藝制造過程是難以100%防止瑕疵存在的。
鋰離子逗留的正負極應該潔凈，穿梭其間的電解液、隔膜也應無雜質，但在制造過程中，電解液與隔膜難以完全防止沾著金屬粉塵、銅箔或者鋁箔等碎片。當人們使用不當(過充、過放、過流)或者把鋰離子電池置于極端環境(過高溫度)下，鋰離子電池就會過熱，碎片在常溫下的安靜狀態被打破，從而會在一個較熱的電解液空間中進行熱運動。下一步，假如碎片接近了隔膜，熱的碎片將影響隔膜的隔離用途，也就造成短路。
可見，短路是由于兩個原因引起的：一是電池體內有雜質，二是雜質會運動，二者的中介是發熱，因此，短路必然有發熱伴隨，而發熱并不必然短路。第三步，短路會迸發火花，而電解液是易燃液體，火花在一個密閉的空間中就會引發電池的燃燒和爆炸，這一點很容易理解。因此，現在有一種聚合物鋰離子電池以膠體電解質代替液體電解質，可以降低短路的概率。但也不能完全防止。
