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储能科学与技术

科学家心忧:电动车电池未来将引发电子垃圾危机

2019-11-15 11:49| 发布者: admin| 查看: 198| 评论: 0

摘要:   11月8日消息,据国外媒体报道,电动汽车可以帮助拯救地球,但它们的电池对全球的回收基础设施构成了严重挑战。科学家在一篇新论文中警告称,今天的电动汽车电池未来将会引发电子垃圾危机。 瑞典一家回收 ...

  11月8日消息,据国外媒体报道,电动汽车可以帮助拯救地球,但它们的电池对全球的回收基础设施构成了严重挑战。科学家在一篇新论文中警告称,今天的电动汽车电池未来将会引发电子垃圾危机。


瑞典一家回收工厂的电动汽车电池

  电动汽车将在人类无化石燃料的未来发挥关键作用,但与其它技术一样,该项技术也会付出代价。电动汽车所使用的锂离子电池是由金属制成的,而这些金属的开采对环境和人类造成了严重的损害,而且这些资源的供应也不会永远持续下去。到那些电池使用寿命终止之时,它们很可能会成为世界各地堆积的数以千万吨计的电子垃圾中的一员。

  来自英国伯明翰大学的研究人员领导的一个团队在今天发表于《自然》(Nature)杂志的一篇评论文章中指出,那就是为什么我们迫切需要开发更好的回收电动汽车电池的方法,现在就开始扩大回收基础设施的规模。

  该文章指出,2017年全球售出的100万辆电动汽车最终将产生25万吨电池组垃圾,当前全球的回收基础设施将无力处理。虽然电动汽车电池可以使用长达20年,但随着电动汽车销量逐年增长,潜在的电池浪费是巨大的。

  伯明翰大学法拉第研究所研究员、本研究的主要作者加文·哈珀(Gavin Harper)说道,“重要的是,我们要在问题发生之前就做好准备。我们在过去的汽车轮胎和冰箱上已经看到,如果我们没有预见到垃圾管理问题,那么就会产生堆积如山的垃圾。”

  在论文中,哈珀和他的同事们试图勾勒出电动汽车电池有效的废物管理基础设施应该是什么样的。除了锂,电动汽车电池还含有锰、铜和钴等关键金属。与消费电子产品一样,废物管理始于尽可能地延长电动汽车电池的寿命。当它们不再适用于驾驶时,它们可以被重新用于其他类型的能量储存,比如家用电池——世界各地的公司已经在就这个想法进行试验测试。

  但最终,电动汽车电池将达到其使用寿命的终点,届时它们需要被回收利用。哈珀说,大部分的回收都是通过加热将电池熔化成炉渣,然后通过化学分离技术回收特定的金属,比如钴。但这些所谓的火法和湿法冶金技术是能源密集型的,会产生有毒气体,而且它们回收的材料往往质量很差。

  论文作者说,一个更好的方法是直接回收,即不将阴极材料分离回单个金属,而将其重新用于新电池。我们也有可能利用所谓的微生物采矿技术产生酸,释放岩石中的关键金属——科学家们也希望将这一想法应用到小行星采矿中。

  高校、初创公司甚至是像特斯拉这样的知名公司,都在开发各种各样的技术。特斯拉今年宣布,将在其超级工厂Gigafactory 1开发一个电池回收系统。但扩大规模也存在重大障碍,包括回收的成本和复杂性,以及处理电动汽车电池的诸多风险。电动汽车电池的电压很高,可能会让拆卸者触电死亡。这些电池还会过热和释放有毒气体,又或者会像智能手机的电池一样发生爆炸。

  电动汽车电池的设计也没有行业标准。随着电池配置和化学成分的不断进化,目前开发的任何回收技术都需要适配——这也是法拉第研究所的研究人员致力于开发人工智能系统的部分原因,该类系统可以自动识别和分类各种形状和大小的电池。

  非营利环保组织Earthworks的采矿项目主管帕耶尔·桑帕特(Payal Sampat)表示,企业也有责任设计出可轻易拆卸回收利用的电池。

  桑帕特在一封电子邮件中写道,“企业必须对其产品的使用寿命负责,这意味着要更好地设计产品,让其更容易用于回收矿物质。”

  虽然该挑战是巨大的,但征服它的回报可能非常巨大。正如今年早些时候Earthworks所委托的一项研究所指出的,易得的电池金属正迅速枯竭。锂的年需求量预计最早在2022年就会超过目前来自矿山的产量;到2050年,钴的需求量可能也会超过已知的全球储量。

  到那时,被锁在报废的电动汽车里的数百万吨的金属将会变得极具价值。


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