废弃电池应该如何处理?美国通过回收,再丢进沙漠,有何意图?
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随着科学技术的日益进步,人们对环境的保护意识也越来越强,电动汽车作为新能源汽车,与以往常规汽车不同,它能够降低碳排放,减少环境污染,深受人们的喜爱。
可是,这似乎是片面的。虽然,电动汽车在使用过程中,确实降低了对环境的污染,可是随着电动汽车的更迭,也有越来越多的废旧电池等待处理,如何处理这些废旧电池,似乎成了各国的一个难题。
美国沙漠中的废旧电池
电动汽车虽然一改以往对化石资源的消耗,实现了人们早前充电即能上路的大胆设想,但是,电动汽车电池的充放电,也是有次数限制的,并不是无限循环使用的。
一般来讲,电动汽车的电池衰减到70%左右时,为了驾驶人员的安全考虑,这种情况下的电池,就应该被淘汰并更换上新电池,以延长电动汽车的使用寿命。但是,随着时间的发展,更换下来的电池越来越多,而且如何处理便成了个难题。
为此,美国想出了这样一个解决办法。
美国加州莫哈维沙漠,基于当地的自然环境,因地制宜大力发展太阳能发电,为附近十多万的家庭提供照明。但是太阳能发电并不完美,也具有一定的局限性。太阳能发电虽然清洁环保,但是受自然环境的影响较大,尤其在夜晚用电高峰期时,无法平衡稳定地完成供电。
这个时候,电动汽车淘汰下来的废旧电池,就派上了用场。虽然为了驾驶员的安全,废旧电池不再用于为电动汽车提供电力,但是,电池仍然具有储电的功能。
这样一来,可以将淘汰下来的废旧电池连接起来,形成一个大型的储电设备。在天气良好的时候,将太阳能电池板内多余的电量运送至废旧电池中储存起来,等到用电高峰期的时候,再将电量释放出来,补充太阳能发电的不足,维持居民的用电稳定。
这样不仅可以充分利用废旧电池的剩余资源,避免浪费,还可以监控废旧电池的状态,一旦发现废旧电池失去作用,状态不再稳定,可以提前进行处理,避免电池在自然界发生泄漏,甚至是爆炸,造成严重的环境污染。
但是,美国这样将废旧电池堆放在沙漠中的办法,只是初级将废旧电池再利用的办法,再利用的电池还是会有报废的一天,这种办法并不能从根本上解决废旧电池如何处理的问题。
人们刚缓解了化石资源不足的难题,就又面临新的困境,难道电动汽车的宿命就要止步于此吗?
电动汽车电池如何处理成难题
现在,电动汽车上所应用的电池,大多是锂电池。虽然锂电池的充放电表现,相较于其他材料来说,是十分优秀的,但是由于它并不算稳定,在长时间充放电或者是外界发生碰撞时,很容易发生起火,甚至是爆炸,所以汽车制造商在对电池的回收更换是十分谨慎的,上面我们也提到,当汽车电池衰减到70%,汽车制造商就建议不再使用了。
但是,锂电池中的锂、钴、镍等金属的矿产也是有限的,并且随着电动汽车的发展,锂矿的价格一路水涨船高,电动汽车的利润也是一再缩水。电池的大量更换,也意味着对矿产的消耗不断增大,这也是对地球资源的严重浪费,与起初节能环保的理念大相径庭。
另外,在矿产采集过程中,由于采集技术以及采集方式的限制,对矿产当地的自然环境造成的生态破坏,以及有毒废弃物污染,这些损失是不可估量的。所以,为了减少开采矿物对环境的破坏,除了优化开采手段外,还应该对所开采出来的矿物进行充分的利用,从根本上节约矿物。
所以,电动汽车上退役下来的废旧电池如何处理,成为现在摆在眼前最重要的问题。
由于锂电池的稳定性有限,如果将废弃的电池随意堆放,不加以管制,电池在自然界中长期的腐蚀作用下,电池结构遭到破坏,很容易造成电池内部物质泄漏,对自然环境造成严重的污染,严重的可能发生着火,甚至引发爆炸,危害到周围人们的生命财产安全。
但是,电池的回收利用并没有想象中的那么容易。
锂电池虽然结构与普通电池结构基本没有差别,但是由于物质组成复杂,想要将其中能够回收利用的金属成分分离出来是非常困难的。而且,由于提取工艺较为复杂,成本甚至高于直接采购原材料的价格,电池的回收利用很难扩大规模化。
随着电动车销量不断提高,电动汽车产生的废旧电池也越来越多,如果不妥善解决废旧电池的问题,电动汽车的发展或许将遇到新的瓶颈。
废旧电池的处理
与电动汽车同步发展的,除了电池的升级进化,就是投入研究的电动汽车电池的回收计划。起初,研究人员为了能够安全地回收电池,做了许多的努力。
首先,需要对废旧电池进行一个简单的处理,那就是放电。放电的途径有很多,如通过刺穿电池后电池灼烧,引发正负极直接接触的穿孔放电、降低温度使电极失活的低温放电,或者是将电池浸泡在导电盐溶液放电等。其中,导电盐溶液放电这种办法最简单高效,适合大批量操作,能够规模化使用。
电动汽车电池的正负极材料一般是选择放电时发生还原反应的活性物质的具有高电势的电极片,通过黏结剂将正负极材料连接在铝箔上。因此,在对电池回收处理的时候,就需要将黏结剂清除,将正负极材料分离出来。
黏结剂清除的办法有很多,可以使用溶液浸泡将黏结剂与正负极材料分开,也可以使用高温锻造或者是冷激法等,将其分开。
在黏结剂分离之后,就可以进入比较重要的金属回收利用阶段了。在对电动汽车电池回收的各种方法中,有两种比较常用。
一是固相法,这种办法与传统的火冶金属类似。传统的火冶金属,就是通过简单的高温烧制,将金属从其他材料中分离出来,但是直接的焚烧会产生大量的有毒气体,对环境造成二次污染,与回收电池的初衷相悖。
而固相法不同,这种办法是通过控制升高温度,根据不同材料在不同温度下的变化,通过补充金属源,改变金属的结构,实现分离的目标。
虽然这种方法相较于火冶金属,能够降低废气排放,不会对环境造成污染,但是分离时消耗的能量过多,且再生的金属性能有所降低。
另外一种方法,就是湿法冶金,也就是根据不同金属的属性,加入特定的溶液使正极材料发生发生溶解沉淀,然后再将金属进行回收。这种办法虽然能够获得高纯度的金属,实现了电池的回收利用,但是在处理过程中会产生大量的废液,废液的处理又成为了新的问题。
虽然目前处理废旧电池的技术还不够成熟完善,但是这也是成功路上必须经历的一步。就像当初研究新能源电池一样,在经过多年的改进实验之后,终于锂电池规模化生产,成为电动汽车的主流电源。
现在的回收技术也一样,需要在多种分离办法中,研究改进出一种能够保障安全的前提下,高效能、低成本的回收方法。电池回收只有在降低成本,且能够盈利的条件下,才能实现规模化的回收处理产业。
小结
虽然目前电动汽车电池的回收仍然面临很多的问题,但是随着电动汽车行业的发展,废弃电池的数量也日益增多,汽车电池回收的市场也是巨大的。如果真的汽车电池材料真的能够做到回收再利用产业化,那么将会节省更多的矿产资源,为能源转型提供更多的可能。
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