废旧锂电池的污染究竟有多大？该如何处理废旧锂电池？

来源：宝鄂实业 2019-04-20 11:37 点击量：次

据汽车工业协会数据显示，2017年中国汽车销售了2887.89万辆，蝉联世界第一，同比涨幅3%，全国汽车保有量已经向2亿辆逼近。

去年全球汽车总销量在9千万辆左右，算下来世界每卖3辆车就有1辆被中国人买走，从保有量占比看，也在15%左右。

与铅酸电池等传统电池相比，锂动力电池具有更好的电能优势，同时它又不含铅、镉等对人类和环境具有重大危害的重金属，被许多业内人士津津乐道也在此，但这并不意味着它没有潜在的环境污染威胁。

锂动力电池的污染威胁，在于它报废之后的后端处理环节。如果回收处置不当，它也极有可能重蹈当年铅酸电池覆辙，对环境造成严重污染。

多方资料显示，尽管锂动力电池不含广受诟病的铅、镉等重金属，但从技术工艺上来讲，除了“锂”，它的电解液中，仍然有镍、钴、锰等重金属，电解液，含氟有机物也有污染。此外，报废之后，它仍有300-1000V不等的高压，在回收、拆解、处理过程中操作不当，还是可能会有起火爆炸、重金属污染、有机物废气排放等多种问题。

以锂动力电池电解液中的六氟磷酸锂为例，它在空气环境中容易水解产生五氟化磷、氟化氢等有害物质，对人体、动植物有强烈腐蚀作用，因此要特别注意溶剂和六氟磷酸锂的处理。

锂电池在资源再生循环利用过程中，经过热解、粉碎等物理预处理和浸出、萃取等化学处理后，只能得要镍、钴、锰萃余液，要想进一步提纯，必须引入大量的氨水来进行处理，如此一来，必然排出有害的含氨废液。

进一步，过量的含氨废液排入水体，将导致水体富营养化，造成水中生物大量死亡，而高浓度氨氮废水被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐则对人类的健康造成极大的威胁。

更为致命的是，动力电池报废高峰，也将在随后几年到来。

据中国汽车技术研究中心预测，到2020年，中国电动汽车动力电池累计报废量将达到12万—17万吨。而其他研究机构预测的数据则更高，届时报废量将超过24.8万吨，这大约是2016年报废量的20倍。

中国首批动力电池将会在2018年前后出现大规模退役，在未来3到4年内，动力锂电池将会出现“报废潮”。

“数量非常大，而且动力电池和一般的日用电池完全是两个数量级的概念。”国家新能源汽车技术创新工程专家组组长王秉刚此前对记者说，与相对环保的生产环节不同，后期“一旦处理不好，有可能是一场新的环保灾难。”

这也对锂动力电池的回收，提出了新挑战。

实际上，讨论锂电池含有毒物质多少和污染问题，还是主要看生产企业的管控。比如，生产化学农药的管控的好，同样很好。相反，生产锂电池的企业不加管控，那也不能忽视。

从锂电池各个成份对人体毒性上看锂电池的污染问题。其组成有以下几种：

1. 正负极集流体。正极用铝箔，负极用铜箔，还可能焊一些镍带做连接导电用。这些基本没有毒性。现在出现的一些废旧锂电池回收单位就是靠回收这些和钢壳铝壳挣钱。可回收利用，无污染。

2. 负极材料。一般是石墨，少数可能是钛酸锂或是硅基材料。石墨分为，天然石墨和人造石墨，天然石墨来源于石墨矿，然后再进行一些加工，这个天然石墨的开采，污染还是比较严重的，主要是对呼吸道的损坏。人造石墨，是用石油焦或是沥青等高分子物高温石墨化制成，基本无污染。中度污染，回收情况不明。

3.正极材料。目前的正极有磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料、钴酸锂、镍钴铝酸锂。磷酸铁锂，一般用作汽车电池或是储能电池，无毒性。锰酸锂，电动自行车电池，无毒性。三元材料：镍钴锰酸锂，用途广泛，电动自行车、电子产品、航模等，钴元素有毒。钴酸锂，数码类的产品，手机、pad等，中等毒性。

4.电解液。为有机溶剂和锂盐组成，有机溶剂一般有PC、EC、DEC、DMC、DME等，其中DMC为微度，其他是无毒。锂盐是六氟磷酸锂（用的最多，也有其他锂盐），遇水则水解生成HF，有毒。

5.外壳。有几大类：铝壳、钢壳、塑料壳、铝塑膜。其中铝壳、钢壳无毒。塑料壳和铝塑膜则是白色污染。

6.隔膜。一般是聚烯烃类的微孔薄膜，PP、PE，白色污染。

7.粘结剂。目前一般有丁苯橡胶SBR、聚偏氟乙烯PVdF、还有一些丙烯酸类的粘结剂由，有白色污染。

8.溶剂。锂电加工过程中使用到的物质主要是NMP（微毒），用作是正负极的溶剂，在制造过程中蒸发掉，企业需要控制其排放量，并且回收。

目前锂电存在的污染问题主要有三大类：

第一、生产过程中清洗正负极制浆的设备和涂布设备造成的污染，这两个是包括正极负极材料、NMP、胶等物质，一些企业控制不好，导致含毒废水泄露。

第二、生产过程中清洗注电解液时的用品，可能导致含电解液的水流入下水道。一般情况下，技术研发人员很可能将水直接排入下水道。

第三、NMP回收不彻底

理论上是都可以回收，实际上动力电池回收没有很大的经济价值。世界著名的材料化学、熔盐物理化学、电化学专家Donald Sadoway举例说，“平时的食品饮料罐很多都用铝包装，铝的回收是很容易的。但是，造一架飞机宁肯用新的铝，也不会用回收的铝。因为回收的铝里面会有很多杂质，把杂质去除所花的成本要比用新的铝还贵，所以从经济效益来说直接就用新的材料。目前主流的锂电池里面的分子、层次、结构太复杂，回收可能是可以回收，但是要把这么复杂的结构，把里面有用的成分提取出来，循环使用，本身这个成本就很高。

大家都在提资源循环利用也许是因为基于几个假设：第一，地球上的资源有限，第二，废料可能不加以循环利用，就会成为垃圾，而垃圾的填埋跟着就成为一个大问题。但是，很多时候也需要综合地去考虑问题，有些可能还不如不循环利用来得好。

目前电动汽车使用的锂电池结构，可能就需要在最初设计的时候进行创新，把它的循环利用考虑进去，结构不要这么复杂，能用更方便、更低的成本去回收循环利用，这样问题才能得到解决。

比较起来，铅酸电池的回收工艺就简单的多，所以现在一个有趣的现象是，小区里便宜的铅酸电池电动车要小心被盗，比较贵的锂电电动车没人偷，因为没有人收锂电池。

如果报废的动力电池没人回收，最后的结果可能就是当做垃圾填埋，这样一来，锂电池的污染就比铅酸电池大多了。人们说废旧电池有污染，主要因为电池里含有镉、汞、铅三种重金属。这三种重金属毒性大，而且留存在环境中的时间过长，还会通过食物链进入人体造成慢性中毒。

　　目前市场销售的国内外电池单体产品都必须标注汞含量，因此市民只需看电池的汞含量，就可以判断是不是环保电池，能不能扔进垃圾桶了。常见的电池有六大类：

　　一、锂电池，手机电池等，重金属含量可忽略不计，可随生活垃圾投放。

　　二、碱性电池（干电池），如家用的1号、5号、7号电池等，无汞或低汞，可随生活垃圾投放。

　　三、镍氢电池，用于混合动力车、儿童玩具等，重金属含量可忽略不计，可随生活垃圾投放。

　　四、镍镉电池，用于小电流无绳电话、电动玩具，含大量重金属镉，需回收处理。

　　五、铅酸蓄电池，电动车电瓶等，含大量重金属铅，需回收处理。