废旧锂离子电池的环境影响及污染途径研究报告

废旧锂离子电池的环境影响及污染途径研究报告

【研究背景】

锂离子电池（LIBs）存在于我们生活的方方面面，从小型便携式电子设备到电动汽车（EVs）再到电池储能系统（BESS）。锂离子电池被认为是可再生能源实际应用的关键，因为这些能源需要BESS来管理其电源的间歇性，以确保电网的稳定运行。此外，向低碳经济的过渡也将需要在世界各地建设新的、更强大的BESS。这些设备将用于储存间歇性的太阳能、风能或波浪能，以取代传统技术。然而，BESS所需的大量锂离子电池也引发了一系列问题。一方面，锂离子电池数量的增加将引发人们对一些关键金属储量及其价格波动的担忧，这可能会影响此类储能设备的可持续供应。此外，所需金属的提取也将引发一系列道德和环境问题。 另一方面，电池需求的激增将对相应的生产提出更高的要求，大量的锂离子电池将需要报废（EoL）。因此，面对日益增加的废旧电池数量，需要进行相应的管理。然而，目前许多类型的电池最终都被填埋或焚烧，这主要是由于缺乏适当的监管控制标准、效率低下或缺乏国家电池收集和回收计划。因此，当电池处理不当时，它们可能会释放出各种污染物，例如重金属或氢氟酸（HF），对人类健康和环境质量构成威胁。

【成果介绍】

近日，英国纽卡斯尔大学教授团队对废旧锂离子电池的环境影响、来源和污染途径进行了记录、识别和分类，重点介绍了目前处理方法的不足并讨论了它们带来的威胁。电池材料的毒性直接威胁各营养级生物，也直接威胁人类健康。目前确定的污染途径是通过电池的浸出、解体和降解，但发生火灾和爆炸也会造成严重后果。最后，本文还讨论了未来对废旧电池评估的一些主要知识空白。该研究全面概述了需要管理的威胁和危害，以确保废旧锂离子电池的安全处置，以及处理方案的设计和顺利实施。相关研究成果以“and of -ion”为题发表在Sci.上。

【核心内容】

1. 废弃电池的处理

废旧锂离子电池的管理包括再利用、回收、填埋、加工或（不适当的）非法处置。当地的处理途径取决于国家法律法规、回收能力、收集系统、消费者行为和电池零售市场。显然，与大电池相比，小电池需要不同的处理方法。客户通过电池收集点回收小型锂离子电池（锂离子电池可以很容易地从设备中取出），或者，如果用户无法将其从电气设备中取出，则将其交给废弃电气和电子设备处理场（WEEE）。这些收集点将它们运送到分拣设施，然后进行回收或填埋。在不了解收集系统的情况下，客户可能会将小型废旧锂离子电池放在一般垃圾或回收箱中，这将在运输过程中或在材料回收设施（MRF）中造成破坏性火灾的风险。大型锂离子电池从电动汽车上拆下后通常由专业服务机构运输，但其健康状况通常不为人知。 如果它们内部受损，就会处于缓慢的热失控状态，在很长一段时间内不会被察觉，但随后它们可能会爆炸起火或释放气体和溶剂液滴，也就是由有毒爆炸性气体组成的白色蒸气。这些事件可能发生在运输、储存、回收或填埋过程中。

1.1 电池回收

回收率低。与其他处置途径相比，从 LIB 中回收材料是首选方案，因为 LIB 现在被认为是具有战略价值的废物流，其中含有相对有价值的金属，例如钴、镍或锂。鉴于全球关键材料供应量不断减少，这些材料具有重要价值。材料回收也是减少对其他地方原材料开采的依赖或保护一个国家自己的少量储备的一种方式。例如，到 2050 年，中国生产的 LIB 的锂需求的 60% 可以通过回收来满足。中国目前是 LIB 的最大消费国和生产国，而废旧 LIB 的回收才刚刚开始。尽管一些立法试图管理所有类型电池废物的排放途径，但对废旧 LIB 的有效监管仍处于起步阶段。在美国，LIB 的管理和监管也是支离破碎的，政策是各州法规的拼凑，成熟度和控制程度各不相同。在欧盟，