回收后的汽车电池会不会变成手机电池

现在人们最怕的不是4G信号不好，也不是流量不够，而是——手机没电了。智能手机是信息社会的命脉，要想拥有持久的电池，就必须得有。然而，您是否曾想过，我们刚买来的手机所使用的电池，很可能不是“一手”的，而是已经在使用的电动车？

 

一只小米10S的电池含锂约克，而一只汽车电池大概需要8公斤锂、35千克镍、20千克锰和14千克钴。也就是，一块电池用的锂电池，可以提供5700部手机。这么大的耗电量，让科学家必须考虑，依靠目前锂的生产能力，是否能够满足不断增长的电池需求？解决这一问题的必由之路，便是锂电池回收。


 

作为举足轻重的锂电池国际能源署(IEA)五月份发表的一份报告指出，到本世纪中期，全球就能达到零排放。根据该报告，用电流量是零排放的基础。IEA的信心反映出各国的政策决定者，研究人员和制造商在用电出行方面逐渐达成共识。要使气候变化保持在可控的范围内，发展清洁能源势在必行，而锂电池是其中的佼佼者。
 

一张关于通用汽车电池的模拟图片。

为推动环境保护热潮，美国汽车巨头通用汽车今年年初宣布，到2035年将停止销售汽油动力车，而德国的奥迪计划在2033前停止生产这种车型。如今，许多其它跨国汽车公司也发布了类似的路线图。也许，本来是在拖后腿，一步一个脚印走上电气化路线的汽车企业，突然之间，他们开始疯狂地向出口狂奔。
 

电动汽车是世界的未来，研究锂电池的材料学家正面临着两大挑战。首先要解决的问题是如何降低电池所用的稀有或有害金属的问题，另外还需要改善电池的回收工艺，使汽车电池中的高价值金属能够有效地重新利用。这一时期的重点是回收高价值金属。高能电池，不能“锂”？锂电的广泛应用使得人们认为锂资源十分丰富，这使得人们很容易误认为是锂。事实上，锂矿的分布非常不均匀，世界主要锂矿位于南美洲，我国锂资源十分匮乏。与锂电池相比，是当今电池技术中不可替代的地位。
 

在锂电池内部，锂离子从电池阳极向阴极游离而产生电力。阴极是影响电池性能的主要因素，而阴极中使用的金属也最为宝贵。普通的锂电池阴极是含有微细晶体的胶状物，它们是橄榄石和尖晶石，它们在地壳和地幔中自然形成。这种水晶可以使带负电的氧气和带正电的锂、镍、锰和钴相结合。
 

充电就是把已氧化的晶体中的锂离子分开，然后拉入石墨端的阳极进行存储。当锂离子游离的时候，锂的电子在外部电路中循环，整个动作就像是沙漏中的沙子。“沙漏”中其它元素大部分不能像锂一样，提供了足够的“沙”，也无法达到与其相当的能量密度。而锂电池不产生二氧化碳，对我们来说是相当便宜的。

而且锂电池所用的主要原材料，除了锂，还有镍、钴、锰。在我们国家，这三种材料都严重依赖进口。此外，钴的使用也存在严重问题。钴矿是一种有毒金属，世界上2/3的钴来自于刚果，开采或回收这些金属都会造成化学危险。
 

许多实验室试图减少钴的用量，或者完全不用钴。但是，这种材料难以保持稳定性，电池存储的能量密度通常也会降低。这就是说，这种电池很容易断电。近期已有两个小组研究出了一种新型无钴稳定材料，但目前还处于试验阶段，学术界对此持乐观看法。
 

与之相反，镍也是制造锂电池所必需的稀有金属，而且研究人员希望用它来取代电池。而他们发现了另一种方法，即不均匀的矿物盐。近几十年来，他们的研究小组发现，特殊的富锂矿盐能够轻易地使锂流动。这类不规则矿盐不需要钴或镍以保持稳定，而且也可由锰制成。
 

在世界范围内回收锂电池的竞争在目前看来，锂电池回收技术的发展仍有相当长的时间，而且回报是可观的。

锂盐本身并非稀罕的金属，锂电池市场尚未达到最大规模，部分原因在于锂电池的使用寿命确实过长。目前，汽车电池可以使用20年，甚至超过汽车本身的寿命。废旧锂电池如果被正确地回收，就会被用在耗电较少的设备上，比如移动电话。为锂电池的回收利用提供了广阔的空间，研究人员正试图使其回收工艺更加经济。
 

中国、日本、韩国等大量生产锂电池的国家，锂电池回收技术已经相当成熟。中国最大的锂电池生产商广东邦普每年可回收十二万吨电池。那等于二十万电动汽车所用的锂、钴、镍可以有效地再利用。中国政策鼓励回收电池，减少对进口原材料矿石的依赖。
 

这种电池通常是由机器将其撕成碎片，变成一团金属混合物，然后再分解成组成其基本成分。这一方法可以用一个炉子熔化(火法熔炼)，也可以用强烈的酸溶解(湿法冶炼)。金属最终以结晶的形式从溶液中沉淀出来。
 

 

虽然他们发展循环产业的可能性不大，但欧洲理事会已经起草了一项严格的回收电池法规，将于2023年生效。同时，美国总统拜登希望投入数十亿美元建设国内电池生产和回收厂，但是只有几个美国公司宣称他们可以降低锂电池回收成本，使之与开采矿物相一致。当然，这只是对于仍用钴的锂电池的回收利用而言。有别于传统的湿法和火法熔炼工艺，一些企业采用了更为彻底的回收方法，即直接提取阴极晶体。一家美国公司ReCell，正在研发一种能用来提取阴极晶体的技术。这种技术能很容易地从其它电池中分离出镍、锰和钴。但是由于这个原因，它们很难把两种金属分开，同样比例的电池。
 

莱彻斯特大学的英国材料学家AndrewAelburt则认为，如果忽略回收过程中的破碎电池，直接拆解电池，将会大大降低成本。他们已经能够利用超声波分离电池，但是这种方法只适用于平板电池。但是这种方法最有效。一般的电池都是圆形的。
 

 

要想从传统方法中回收电池，还有许多困难要克服，但这只能使满腔热情的科学家们越来越气馁。

过去，传统的汽油车都是用铅酸电池。大家都知道，铅是有毒的，而且这些铅酸电池也被列为有毒有害废物。即使不进行回收利用，铅酸电池的成本也比锂电池要低，但是工厂还是建立了一套成熟有效的电池回收系统，以减少成本。最终98%的铅酸电池被回收再使用。
 

如今，价格更高的锂电池没有理由不回收，特别是在锂资源的生产能力有很大提升空间的当下。

面对日益严峻的气候变化形势，以及各国下定决心降低碳排放，与给出的各种政策支持和实际投入相对应，锂电池回收成本低，几乎是不可避免的。用过的锂电池，我们的手机也会变得很普通。