电瓶车电池回收了有什么用，汽车电瓶回收之后都干什么用了?

电动汽车正在大规模普及，汽车电池回收是必然的。

锂电池随处可见。|卡通创意。

作者|范姜

现代保龄球手最怕的不是4G信号不好或者流量不够，而是——手机没电了。智能手机作为信息社会的生命线，必须有耐用的电池。然而，你有没有想过，我们新买来的手机所用的电池，很可能不是“一手”的,认为它是电动汽车的一部分，已经被使用？

小米S 10电池的锂含量约为1.4克，而汽车电池大约需要8公斤锂、35公斤镍、20公斤锰和14公斤钴。也就是说，一个汽车电池所使用的锂，大约能供5700台手机使用.在如此巨大的消耗量下，科学家们不得不考虑目前的锂矿物能源能否满足日益增长的电池需求。不可避免的解决方案之一是锂电池回收。

身负重任的锂电池

根据国际能源署(IEA)今年5月发布的报告，本世纪中叶，全球将能够实现温室气体零排放。在这份报告中，电动出行是零排放的基石。IEA的自信反映出各国的政策制定者、研究人员和制造商已经逐渐就动力出行达成一致。为了将气候变化控制在可控范围内，发展清洁能源迫在眉睫，其中锂电池是最好的。

通用汽车模拟电池展|网络图片。

为了赶上环保热潮，今年年初，美国汽车巨头通用汽车宣布将在2035年前停止销售汽油动力汽车，而德国奥迪计划在2033年前停止生产此类汽车。现在，许多其他跨国汽车公司也发布了类似的路线图。可以说，拖着身体，一步步向电气化迈进的汽车公司，突然开始争相出口。

电动汽车是世界的未来，研究锂电池的材料科学家正为此而面对两个挑战。第一个挑战是如何将减少电池中使用的稀缺或者有害金属,和改进电池的回收过程,结合起来，使汽车电池中的高价值金属得到有效的再利用。回收高价值金属是当前的焦点。

高能量电池，非“锂”不可？

锂电池应用广泛，导致锂资源丰富的假象。事实上，锂矿的分布非常不均匀。世界上主要的锂矿在南美，中国的锂资源非常稀缺。锂电池在当前电池技术中具有不可替代的地位。

在锂电池中，锂离子从阳极解离到阴极产生电能。阴极是影响电池性能的主要因素，阴极使用的金属也是最珍贵的。通常锂电池的阴极是一层含有微观晶体的凝胶，是地壳和地幔中自然形成的橄榄石和尖晶石。这些晶体可以将带负电荷的氧与带正电荷的锂、镍、锰和钴配对。

给电池充电意味着将锂离子从氧化晶体中分离出来，并将其拉到石墨端的阳极进行储存。锂电子随锂离子在外电路中循环，整个运动就像倒沙漏里的沙子。其他元素在“沙漏”里大多都不能像锂这样，提供足够的“沙子”，也就达不到与之相当的能量密度.而且，使用锂不会产生二氧化碳，对我们来说相对便宜。

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锂离子电池产生电能（-为石墨材料制作的阳极，+为阴极）。|网络图片

研究者们认为目前还没有比使用锂更好的选择。

而锂电池中用到的主要原料，除了锂，还有镍、钴、锰。这三种材料在我国都是极度依赖进口的。而且使用钴是一个严重的问题。钴是一种有毒金属，全球三分之二的钴都开采自刚果，无论是开采还是回收的过程都很容易产生化学危害。

很多实验室都在尝试降低钴的使用量或完全不使用钴。但这样的材料很难保持稳定，电池储存的能量密度通常也都会下降。也就是说，这样的电池很容易没电。在近日里已经有两个团队研究出了新的无钴稳定材料，但目前仍停留在实验阶段，学界对此持乐观态度。

在另一方面，镍也是制造锂电池必需的一种稀有金属，研究者们也想把它从电池中替换掉。他们已经发现了一种替代方案，那就是使用不规则矿盐。在过去的几十年里，相关团队已经发现特定的富锂矿盐可以轻松让锂流动。这样的不规则矿盐并不需要钴或镍来维持稳定性，并且还可以用锰来制成。

回收锂电池的国际竞争

就目前而言，留给锂电池回收技术的发展时间还很充裕，而且回报也会很可观。

锂本身并不是稀有金属，并且锂电池的市场还没有达到它的最大规模，部分原因是锂电池实在太耐用了。现在的汽车电池可能可以使用20年，甚至超过了汽车本身的使用寿命。废弃的锂电池如果经过适当的回收完全可以用于功耗更低的设备上，比如说手机。这给锂电池的回收提供了广阔的开发空间，研究者们正努力把锂的回收过程改进得更经济。

在大量生产锂电池的中国、日本、韩国，锂电池回收技术已相当成熟。广东邦普是中国最大的锂电池制造商，它每年能回收十二万吨的电池。这相当于超过二十万辆电动车使用的锂、钴、镍都能够被有效再利用。中国的政策正在鼓励回收电池，摆脱对进口原材料矿石的依赖。

在这些典型的回收过程中，电池首先被机器撕碎，成为了一团金属混合物后再被分解为构成它的基本元素。这个过程要么是用熔炉来融化（火法冶炼），要么是用强酸来溶解（湿法冶炼）。最后，金属就会以晶体的形式从溶液中析出。

德国的粉碎机正在撕碎电池。|网络图片

欧洲委员会起草了一份在2023年就可以生效的严格的回收电池条例，尽管他们发展回收工业的可能性并不高。与此同时，美国总统拜登也想花费数十亿美元来培养当地的电池制造和回收工厂，但只有少数美国公司声称他们已经能将锂电池的回收成本压低到和开采矿物一致。当然了，这仅是对回收还在使用钴的锂电池而言。

不同于常规的湿法或火法冶炼，有的公司采取了更激进的回收方法，那就是直接提取阴极晶体。美国公司 ReCell，正在开发可以让回收机提取阴极晶体的技术。这项技术可以轻松地将镍、锰和钴从其他电池中分离出来。但也因为如此，他们很难将两种金属相同、比例不同的电池进行分离。

来自莱彻斯特大学的英国材料学家安德鲁·阿尔伯特则认为，如果跳过回收中的粉碎电池过程，直接拆解电池将大大压低成本。他和同僚们已经能用超声波来分离电池，但该方法仅对扁平的电池来说最有效。而通常的电池都是圆筒状。

准备回收电池的工作者。|网络图片

在非常规的方法上，回收电池还有很多障碍要克服，不过这只会让充满热情的科学家们越挫越勇。

可预见的未来

曾经，传统的汽油动力车使用的是铅酸电池。众所周知，铅是有毒的，这些铅酸电池被归类为有毒有害废物而被回收。不过，就算不进行回收，铅酸电池的成本也比锂电池的低，但厂家仍然建立了一套成熟有效的电池回收体系，以此降低了成本。最后98%的铅酸电池都被回收再利用了。

今天，更昂贵的锂电池没有理由不去回收，尤其是在锂资源产能还有很大的提升空间的当下。

考虑到日趋严峻的气候变化形势，以及各国减少碳排放的决心，对应到给出的各种政策支持和实际投入，锂电池的低成本回收，几乎必然会落实。而我们手机电池中使用“二手”锂，也将变得司空见惯。

（责编 高佩雯）

参考资料：

Davide Castelvecchi, Electric cars and batteries: how will the worldproduce enough?

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来源：中国科学技术出版社

编辑：aloysius、yrLewis