據(jù)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2017年中國(guó)汽車(chē)銷(xiāo)售了2887.89萬(wàn)輛，蟬聯(lián)世界第一，同比漲幅3%，全國(guó)汽車(chē)保有量已經(jīng)向2億輛逼近。

 

去年全球汽車(chē)總銷(xiāo)量在9千萬(wàn)輛左右，算下來(lái)世界每賣(mài)3輛車(chē)就有1輛被中國(guó)人買(mǎi)走，從保有量占比看，也在15%左右。

 

接下來(lái)緊迫的問(wèn)題是，鋰電池報(bào)廢期臨近，怎樣防止大量的報(bào)廢電池污染問(wèn)題。

 

與鉛酸電池等傳統(tǒng)電池相比，鋰動(dòng)力電池具有更好的電能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)它又不含鉛、鎘等對(duì)人類(lèi)和環(huán)境具有重大危害的重金屬，被許多業(yè)內(nèi)人士津津樂(lè)道也在此，但這并不意味著它沒(méi)有潛在的環(huán)境污染威脅。

 

鋰動(dòng)力電池的污染威脅，在于它報(bào)廢之后的后端處理環(huán)節(jié)。如果回收處置不當(dāng)，它也極有可能重蹈當(dāng)年鉛酸電池覆轍，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

 

多方資料顯示，盡管鋰動(dòng)力電池不含廣受詬病的鉛、鎘等重金屬，但從技術(shù)工藝上來(lái)講，除了“鋰”，它的電解液中，仍然有鎳、鈷、錳等重金屬，電解液，含氟有機(jī)物也有污染。此外，報(bào)廢之后，它仍有300-1000V不等的高壓，在回收、拆解、處理過(guò)程中操作不當(dāng)，還是可能會(huì)有起火爆炸、重金屬污染、有機(jī)物廢氣排放等多種問(wèn)題。

 

以鋰動(dòng)力電池電解液中的六氟磷酸鋰為例，它在空氣環(huán)境中容易水解產(chǎn)生五氟化磷、氟化氫等有害物質(zhì)，對(duì)人體、動(dòng)植物有強(qiáng)烈腐蝕作用，因此要特別注意溶劑和六氟磷酸鋰的處理。

 

鋰電池在資源再生循環(huán)利用過(guò)程中，經(jīng)過(guò)熱解、粉碎等物理預(yù)處理和浸出、萃取等化學(xué)處理后，只能得要鎳、鈷、錳萃余液，要想進(jìn)一步提純，必須引入大量的氨水來(lái)進(jìn)行處理，如此一來(lái)，必然排出有害的含氨廢液。

 

進(jìn)一步，過(guò)量的含氨廢液排入水體，將導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，造成水中生物大量死亡，而高濃度氨氮廢水被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽則對(duì)人類(lèi)的健康造成極大的威脅。

 

更為致命的是，動(dòng)力電池報(bào)廢高峰，也將在隨后幾年到來(lái)。

 

據(jù)中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心預(yù)測(cè)，到2020年，中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池累計(jì)報(bào)廢量將達(dá)到12萬(wàn)—17萬(wàn)噸。而其他研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)則更高，屆時(shí)報(bào)廢量將超過(guò)24.8萬(wàn)噸，這大約是2016年報(bào)廢量的20倍。

 

中國(guó)首批動(dòng)力電池將會(huì)在2018年前后出現(xiàn)大規(guī)模退役，在未來(lái)3到4年內(nèi)，動(dòng)力鋰電池將會(huì)出現(xiàn)“報(bào)廢潮”。

 

“數(shù)量非常大，而且動(dòng)力電池和一般的日用電池完全是兩個(gè)數(shù)量級(jí)的概念。”國(guó)家新能源汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新工程專(zhuān)家組組長(zhǎng)王秉剛此前對(duì)記者說(shuō)，與相對(duì)環(huán)保的生產(chǎn)環(huán)節(jié)不同，后期“一旦處理不好，有可能是一場(chǎng)新的環(huán)保災(zāi)難。”

 

這也對(duì)鋰動(dòng)力電池的回收，提出了新挑戰(zhàn)。

 

實(shí)際上，討論鋰電池含有毒物質(zhì)多少和污染問(wèn)題，還是主要看生產(chǎn)企業(yè)的管控。比如，生產(chǎn)化學(xué)農(nóng)藥的管控的好，同樣很好。相反，生產(chǎn)鋰電池的企業(yè)不加管控，那也不能忽視。

 

從鋰電池各個(gè)成份對(duì)人體毒性上看鋰電池的污染問(wèn)題。其組成有以下幾種：

 

1. 正負(fù)極集流體。正極用鋁箔，負(fù)極用銅箔，還可能焊一些鎳帶做連接導(dǎo)電用。這些基本沒(méi)有毒性。現(xiàn)在出現(xiàn)的一些廢舊鋰電池回收單位就是靠回收這些和鋼殼鋁殼掙錢(qián)。可回收利用，無(wú)污染。

 

2. 負(fù)極材料。一般是石墨，少數(shù)可能是鈦酸鋰或是硅基材料。石墨分為，天然石墨和人造石墨，天然石墨來(lái)源于石墨礦，然后再進(jìn)行一些加工，這個(gè)天然石墨的開(kāi)采，污染還是比較嚴(yán)重的，主要是對(duì)呼吸道的損壞。人造石墨，是用石油焦或是瀝青等高分子物高溫石墨化制成，基本無(wú)污染。中度污染，回收情況不明。

 

3.正極材料。目前的正極有磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料、鈷酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰。磷酸鐵鋰，一般用作汽車(chē)電池或是儲(chǔ)能電池，無(wú)毒性。錳酸鋰，電動(dòng)自行車(chē)電池，無(wú)毒性。三元材料：鎳鈷錳酸鋰，用途廣泛，電動(dòng)自行車(chē)、電子產(chǎn)品、航模等，鈷元素有毒。鈷酸鋰，數(shù)碼類(lèi)的產(chǎn)品，手機(jī)、pad等，中等毒性。

 

4.電解液。為有機(jī)溶劑和鋰鹽組成，有機(jī)溶劑一般有PC、EC、DEC、DMC、DME等，其中DMC為微度，其他是無(wú)毒。鋰鹽是六氟磷酸鋰（用的最多，也有其他鋰鹽），遇水則水解生成HF，有毒。

 

5.外殼。有幾大類(lèi)：鋁殼、鋼殼、塑料殼、鋁塑膜。其中鋁殼、鋼殼無(wú)毒。塑料殼和鋁塑膜則是白色污染。

 

6.隔膜。一般是聚烯烴類(lèi)的微孔薄膜，PP、PE，白色污染。

 

7.粘結(jié)劑。目前一般有丁苯橡膠SBR、聚偏氟乙烯PVdF、還有一些丙烯酸類(lèi)的粘結(jié)劑由，有白色污染。

 

8.溶劑。鋰電加工過(guò)程中使用到的物質(zhì)主要是NMP（微毒），用作是正負(fù)極的溶劑，在制造過(guò)程中蒸發(fā)掉，企業(yè)需要控制其排放量，并且回收。

 

目前鋰電存在的污染問(wèn)題主要有三大類(lèi)：

 

第一、生產(chǎn)過(guò)程中清洗正負(fù)極制漿的設(shè)備和涂布設(shè)備造成的污染，這兩個(gè)是包括正極負(fù)極材料、NMP、膠等物質(zhì)，一些企業(yè)控制不好，導(dǎo)致含毒廢水泄露。

 

第二、生產(chǎn)過(guò)程中清洗注電解液時(shí)的用品，可能導(dǎo)致含電解液的水流入下水道。一般情況下，技術(shù)研發(fā)人員很可能將水直接排入下水道。

 

第三、NMP回收不徹底

 

理論上是都可以回收，實(shí)際上動(dòng)力電池回收沒(méi)有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。世界著名的材料化學(xué)、熔鹽物理化學(xué)、電化學(xué)專(zhuān)家Donald Sadoway舉例說(shuō)，“平時(shí)的食品飲料罐很多都用鋁包裝，鋁的回收是很容易的。但是，造一架飛機(jī)寧肯用新的鋁，也不會(huì)用回收的鋁。因?yàn)榛厥盏匿X里面會(huì)有很多雜質(zhì)，把雜質(zhì)去除所花的成本要比用新的鋁還貴，所以從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)說(shuō)直接就用新的材料。目前主流的鋰電池里面的分子、層次、結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，回收可能是可以回收，但是要把這么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，把里面有用的成分提取出來(lái)，循環(huán)使用，本身這個(gè)成本就很高。

 

大家都在提資源循環(huán)利用也許是因?yàn)榛趲讉€(gè)假設(shè)：第一，地球上的資源有限，第二，廢料可能不加以循環(huán)利用，就會(huì)成為垃圾，而垃圾的填埋跟著就成為一個(gè)大問(wèn)題。但是，很多時(shí)候也需要綜合地去考慮問(wèn)題，有些可能還不如不循環(huán)利用來(lái)得好。

 

目前電動(dòng)汽車(chē)使用的鋰電池結(jié)構(gòu)，可能就需要在最初設(shè)計(jì)的時(shí)候進(jìn)行創(chuàng)新，把它的循環(huán)利用考慮進(jìn)去，結(jié)構(gòu)不要這么復(fù)雜，能用更方便、更低的成本去回收循環(huán)利用，這樣問(wèn)題才能得到解決。

 

比較起來(lái)，鉛酸電池的回收工藝就簡(jiǎn)單的多，所以現(xiàn)在一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，小區(qū)里便宜的鉛酸電池電動(dòng)車(chē)要小心被盜，比較貴的鋰電電動(dòng)車(chē)沒(méi)人偷，因?yàn)闆](méi)有人收鋰電池。

 

如果報(bào)廢的動(dòng)力電池沒(méi)人回收，最后的結(jié)果可能就是當(dāng)做垃圾填埋，這樣一來(lái)，鋰電池的污染就比鉛酸電池大多了。所有的鋰電池爆炸都是由短路引起的，引起短路的現(xiàn)象有過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、過(guò)熱，它們是通過(guò)鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)而形成電池短路的，所謂內(nèi)因決定外因的意思，鋰電池結(jié)構(gòu)本身是一個(gè)工藝制造過(guò)程，而工藝制造過(guò)程是難以100%避免瑕疵存在的。

 

鋰離子逗留的正負(fù)極應(yīng)該潔凈，穿梭其間的電解液、隔膜也應(yīng)無(wú)雜質(zhì)，但在制造過(guò)程中，電解液與隔膜難以完全避免沾著金屬粉塵、銅箔或者鋁箔等碎片。當(dāng)人們使用不當(dāng)(過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流)或者把鋰電池置于極端環(huán)境(過(guò)高溫度)下，鋰電池就會(huì)過(guò)熱，碎片在常溫下的安靜狀態(tài)被打破，從而會(huì)在一個(gè)較熱的電解液空間中進(jìn)行熱運(yùn)動(dòng)。下一步，如果碎片接近了隔膜，熱的碎片將影響隔膜的隔離作用，也就造成短路。

 

可見(jiàn)，短路是由于兩個(gè)原因引起的：一是電池體內(nèi)有雜質(zhì)，二是雜質(zhì)會(huì)運(yùn)動(dòng)，二者的中介是發(fā)熱，因此，短路必然有發(fā)熱伴隨，而發(fā)熱并不必然短路。第三步，短路會(huì)迸發(fā)火花，而電解液是易燃液體，火花在一個(gè)密閉的空間中就會(huì)引發(fā)電池的燃燒和爆炸，這一點(diǎn)很容易理解。因此，現(xiàn)在有一種聚合物鋰電池以膠體電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)，可以降低短路的概率。但也不能完全避免。