回收后的汽車電池會不會變成手機電池

現在人們最怕的不是4G信號不好，也不是流量不夠，而是——手機沒電了。智能手機是信息社會的命脈，要想擁有持久的電池，就必須得有。然而，您是否曾想過，我們剛買來的手機所使用的電池，很可能不是“一手”的，而是已經在使用的電動車？

 

一只小米10S的電池含鋰約克，而一只汽車電池大概需要8公斤鋰、35千克鎳、20千克錳和14千克鈷。也就是，一塊電池用的鋰電池，可以提供5700部手機。這么大的耗電量，讓科學家必須考慮，依靠目前鋰的生產能力，是否能夠滿足不斷增長的電池需求？解決這一問題的必由之路，便是鋰電池回收。


 

作為舉足輕重的鋰電池國際能源署(IEA)五月份發表的一份報告指出，到本世紀中期，全球就能達到零排放。根據該報告，用電流量是零排放的基礎。IEA的信心反映出各國的政策決定者，研究人員和制造商在用電出行方面逐漸達成共識。要使氣候變化保持在可控的范圍內，發展清潔能源勢在必行，而鋰電池是其中的佼佼者。
 

一張關于通用汽車電池的模擬圖片。

為推動環境保護熱潮，美國汽車巨頭通用汽車今年年初宣布，到2035年將停止銷售汽油動力車，而德國的奧迪計劃在2033前停止生產這種車型。如今，許多其它跨國汽車公司也發布了類似的路線圖。也許，本來是在拖后腿，一步一個腳印走上電氣化路線的汽車企業，突然之間，他們開始瘋狂地向出口狂奔。
 

電動汽車是世界的未來，研究鋰電池的材料學家正面臨著兩大挑戰。首先要解決的問題是如何降低電池所用的稀有或有害金屬的問題，另外還需要改善電池的回收工藝，使汽車電池中的高價值金屬能夠有效地重新利用。這一時期的重點是回收高價值金屬。高能電池，不能“鋰”？鋰電的廣泛應用使得人們認為鋰資源十分豐富，這使得人們很容易誤認為是鋰。事實上，鋰礦的分布非常不均勻，世界主要鋰礦位于南美洲，我國鋰資源十分匱乏。與鋰電池相比，是當今電池技術中不可替代的地位。
 

在鋰電池內部，鋰離子從電池陽極向陰極游離而產生電力。陰極是影響電池性能的主要因素，而陰極中使用的金屬也最為寶貴。普通的鋰電池陰極是含有微細晶體的膠狀物，它們是橄欖石和尖晶石，它們在地殼和地幔中自然形成。這種水晶可以使帶負電的氧氣和帶正電的鋰、鎳、錳和鈷相結合。
 

充電就是把已氧化的晶體中的鋰離子分開，然后拉入石墨端的陽極進行存儲。當鋰離子游離的時候，鋰的電子在外部電路中循環，整個動作就像是沙漏中的沙子。“沙漏”中其它元素大部分不能像鋰一樣，提供了足夠的“沙”，也無法達到與其相當的能量密度。而鋰電池不產生二氧化碳，對我們來說是相當便宜的。

而且鋰電池所用的主要原材料，除了鋰，還有鎳、鈷、錳。在我們國家，這三種材料都嚴重依賴進口。此外，鈷的使用也存在嚴重問題。鈷礦是一種有毒金屬，世界上2/3的鈷來自于剛果，開采或回收這些金屬都會造成化學危險。
 

許多實驗室試圖減少鈷的用量，或者完全不用鈷。但是，這種材料難以保持穩定性，電池存儲的能量密度通常也會降低。這就是說，這種電池很容易斷電。近期已有兩個小組研究出了一種新型無鈷穩定材料，但目前還處于試驗階段，學術界對此持樂觀看法。
 

與之相反，鎳也是制造鋰電池所必需的稀有金屬，而且研究人員希望用它來取代電池。而他們發現了另一種方法，即不均勻的礦物鹽。近幾十年來，他們的研究小組發現，特殊的富鋰礦鹽能夠輕易地使鋰流動。這類不規則礦鹽不需要鈷或鎳以保持穩定，而且也可由錳制成。
 

在世界范圍內回收鋰電池的競爭在目前看來，鋰電池回收技術的發展仍有相當長的時間，而且回報是可觀的。

鋰鹽本身并非稀罕的金屬，鋰電池市場尚未達到最大規模，部分原因在于鋰電池的使用壽命確實過長。目前，汽車電池可以使用20年，甚至超過汽車本身的壽命。廢舊鋰電池如果被正確地回收，就會被用在耗電較少的設備上，比如移動電話。為鋰電池的回收利用提供了廣闊的空間，研究人員正試圖使其回收工藝更加經濟。
 

中國、日本、韓國等大量生產鋰電池的國家，鋰電池回收技術已經相當成熟。中國最大的鋰電池生產商廣東邦普每年可回收十二萬噸電池。那等于二十萬電動汽車所用的鋰、鈷、鎳可以有效地再利用。中國政策鼓勵回收電池，減少對進口原材料礦石的依賴。
 

這種電池通常是由機器將其撕成碎片，變成一團金屬混合物，然后再分解成組成其基本成分。這一方法可以用一個爐子熔化(火法熔煉)，也可以用強烈的酸溶解(濕法冶煉)。金屬最終以結晶的形式從溶液中沉淀出來。
 

 

雖然他們發展循環產業的可能性不大，但歐洲理事會已經起草了一項嚴格的回收電池法規，將于2023年生效。同時，美國總統拜登希望投入數十億美元建設國內電池生產和回收廠，但是只有幾個美國公司宣稱他們可以降低鋰電池回收成本，使之與開采礦物相一致。當然，這只是對于仍用鈷的鋰電池的回收利用而言。有別于傳統的濕法和火法熔煉工藝，一些企業采用了更為徹底的回收方法，即直接提取陰極晶體。一家美國公司ReCell，正在研發一種能用來提取陰極晶體的技術。這種技術能很容易地從其它電池中分離出鎳、錳和鈷。但是由于這個原因，它們很難把兩種金屬分開，同樣比例的電池。
 

萊徹斯特大學的英國材料學家AndrewAelburt則認為，如果忽略回收過程中的破碎電池，直接拆解電池，將會大大降低成本。他們已經能夠利用超聲波分離電池，但是這種方法只適用于平板電池。但是這種方法最有效。一般的電池都是圓形的。
 

 

要想從傳統方法中回收電池，還有許多困難要克服，但這只能使滿腔熱情的科學家們越來越氣餒。

過去，傳統的汽油車都是用鉛酸電池。大家都知道，鉛是有毒的，而且這些鉛酸電池也被列為有毒有害廢物。即使不進行回收利用，鉛酸電池的成本也比鋰電池要低，但是工廠還是建立了一套成熟有效的電池回收系統，以減少成本。最終98%的鉛酸電池被回收再使用。
 

如今，價格更高的鋰電池沒有理由不回收，特別是在鋰資源的生產能力有很大提升空間的當下。

面對日益嚴峻的氣候變化形勢，以及各國下定決心降低碳排放，與給出的各種政策支持和實際投入相對應，鋰電池回收成本低，幾乎是不可避免的。用過的鋰電池，我們的手機也會變得很普通。