近日，英聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)發(fā)布了一份名為關(guān)于澳大利亞鋰電池回收的報(bào)告，該報(bào)告確定了鋰電池的可回收資源及其為國(guó)家提供的機(jī)會(huì)。該報(bào)告的研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Anand Bhatt就澳大利亞目前動(dòng)力電池回收的現(xiàn)狀、面臨的挑戰(zhàn)及未來(lái)的發(fā)展提出了自己的看法：

地廣人稀，加工能力有限

目前，全球和澳大利亞的鋰電池廢物流正在增長(zhǎng)。從歷史上看，這些廢物流來(lái)自便攜式電子設(shè)備和可充電電子設(shè)備，2016年達(dá)到3300噸。

但是，收集和回收率僅為2％左右。在過(guò)去幾年中，電網(wǎng)和離網(wǎng)可再生能源存儲(chǔ)市場(chǎng)部門(mén)(從住宅到大型電網(wǎng)應(yīng)用)一直在快速增長(zhǎng)。此外，電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)部門(mén)也有增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來(lái)幾十年將迅速擴(kuò)大。

澳大利亞地廣人稀，在鋰電池回收問(wèn)題上，從人口稠密的首都城市以外的廢物的收集和運(yùn)輸是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。此外，澳大利亞的鋰電池陸上加工能力有限，而且歷史上已將大部分電池用于海上加工。這是低收集量的合適選擇，然而，當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)和光伏應(yīng)用產(chǎn)生預(yù)期的13萬(wàn)個(gè)廢物堆時(shí)，并考慮到最近因廢舊鋰電池報(bào)告的運(yùn)輸火災(zāi)，這不再是理想的解決方案。這種大量的廢物和海上運(yùn)輸/運(yùn)輸?shù)睦щy是提高我們的岸上回收能力的當(dāng)前驅(qū)動(dòng)因素之一。

回收電池面臨的挑戰(zhàn)

收集、運(yùn)輸和儲(chǔ)存相關(guān)的安全風(fēng)險(xiǎn)可能是廢舊鋰電池的問(wèn)題。雖然電池可能被視為壽命終止，但它仍然在電池外殼內(nèi)包含一些能量。

通常情況下，當(dāng)使用70-80％的初始儲(chǔ)能容量時(shí)，制造商會(huì)對(duì)電池達(dá)到壽命終止的評(píng)級(jí)-使用當(dāng)前技術(shù)，設(shè)備可能無(wú)法正常運(yùn)行，因此需要新電池。如果處理過(guò)的電池被刺穿或短路，則剩余的能量可以迅速釋放并可能引起火災(zāi)。

這在含有其他廢物流的廢物再處理中心以及電池狀況未知的情況下可能存在問(wèn)題。此外，對(duì)于在陰極中使用過(guò)渡金屬氧化物的鋰電池，這些火災(zāi)可能難以熄滅。

其次，需要更廣泛的消費(fèi)者教育，以促進(jìn)鋰電池的回收利用，并避免大量進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)。澳大利亞的一些州和地區(qū)實(shí)施了垃圾填埋禁令，并開(kāi)始進(jìn)行教育和宣傳活動(dòng)。

像澳大利亞電池回收計(jì)劃這樣的組織已經(jīng)發(fā)布了消費(fèi)者和行業(yè)指南，以教育公眾和行業(yè)如何回收鋰電池。這些計(jì)劃需要在未來(lái)建立，以推動(dòng)行為改變，以確保循環(huán)而不是處置的文化。

最后，缺乏符合行業(yè)特定要求的電池標(biāo)簽可能會(huì)在收集，分類(lèi)和回收過(guò)程中產(chǎn)生混合廢物流的問(wèn)題。一些鋰電池在形狀和形式上類(lèi)似于其他鋰電池，例如鉛酸電池，其包含不同的化學(xué)物質(zhì)，并且如果混合到鉛酸廢物流中，則在回收過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生顯著的安全問(wèn)題或化學(xué)不相容性問(wèn)題。

電池技術(shù)的進(jìn)步對(duì)改變電池回收起了積極作用

動(dòng)力電池回收的重點(diǎn)是回收選定的材料，如鈷，鋰，銅和鋁，因?yàn)樗鼈兙哂泻芨叩膬r(jià)值。目前的回收技術(shù)是專門(mén)為鈷或鋰等成分設(shè)計(jì)的化學(xué)萃取工藝。傳統(tǒng)上，鋰電池由具有石墨負(fù)極端子的鋰鈷氧化物正極端子組成。

最近，在正極材料使用了多種化學(xué)物質(zhì)，例如磷酸鐵鋰，鎳錳-鈷氧化物，鎳-鈷-鋁氧化物和鋰錳氧化物。對(duì)于負(fù)極材料，最近的成分可以是石墨，鈦酸鋰，錫鈷合金，硅等。當(dāng)提取工藝專門(mén)針對(duì)一種特定元素設(shè)計(jì)時(shí)，這會(huì)引起問(wèn)題——其他元素/化學(xué)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致污垢或側(cè)面問(wèn)題反應(yīng)可能會(huì)降低提取過(guò)程的效率或?qū)е缕渌麊?wèn)題。

第二個(gè)問(wèn)題是電池的進(jìn)步會(huì)降低回收的經(jīng)濟(jì)效益。例如，磷酸鐵鋰電池不含高價(jià)鈷，這是回收利用的關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因素之一。

最后，由于其較高的儲(chǔ)能能力，正在積極研究電動(dòng)汽車(chē)的鋰硫的新興鋰電池技術(shù)不適用于現(xiàn)有的回收設(shè)備。硫?qū)τ谠傺h(huán)具有非常小的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并且這些電池中包含的鋰金屬在暴露于空氣和水分時(shí)會(huì)引起問(wèn)題。需要研究新的回收技術(shù)，以應(yīng)對(duì)這些新電池類(lèi)型所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

有效的回收將推動(dòng)鋰工業(yè)發(fā)展

有效的回收可以通過(guò)為資源生產(chǎn)提供增值投入來(lái)幫助鋰工業(yè)。例如，如果收集電池中的鋰并將其轉(zhuǎn)化為碳酸鹽，則可以為來(lái)自采礦的碳酸鹽增加額外的體積。

一些礦業(yè)公司已經(jīng)在探索動(dòng)力電池回收如何提供這種有價(jià)值的原料。類(lèi)似地，電池中的其他材料可以被回收和重新利用。鋰電池的回收應(yīng)該有助于鋰工業(yè)，并避免通過(guò)生產(chǎn)類(lèi)似的電池制造資源來(lái)競(jìng)爭(zhēng)。

本文譯自POWER TECHNOLOGY