鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:607次 | 2022年07月18日
澳大利亞鋰電池回收啟示錄
電池?zé)岢钡睦^續(xù),更多的研究人員和環(huán)保主義者正在推動(dòng)改善回收利用。雖然大多數(shù)鋰電池都是可回收的,但實(shí)際上只有很小一部分可以回收利用。
隨著電動(dòng)汽車(chē)越來(lái)越普遍,這個(gè)問(wèn)題很可能會(huì)復(fù)雜化。燃油發(fā)動(dòng)機(jī)依賴(lài)于鉛酸電池,其中98%目前在澳大利亞回收,因?yàn)橐延屑榷ǚ椒?。方法里要求防止大量的鋰電池廢物進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng),回收可能供應(yīng)估計(jì)價(jià)值8.13億至30億美元的資源。
英聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織(CSIRO)最近公布了一份名為有關(guān)澳大利亞鋰電池回收的報(bào)告,該報(bào)告確定了鋰電池的可回收資源及其為國(guó)家供應(yīng)的機(jī)會(huì)。該報(bào)告的研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人AnandBhatt解釋了迫在眉睫的問(wèn)題的規(guī)模,以及將電池回收轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂薪?jīng)濟(jì)效益的業(yè)務(wù)要克服的挑戰(zhàn)。具體如下(AB代表AnandBhatt):
1.有關(guān)澳大利亞報(bào)道的鋰電池回收情況?
AB:全球和澳大利亞的鋰電池廢物流正在上升。從歷史上看,這些廢物流來(lái)自便攜式電子設(shè)備和可充電電子設(shè)備,2016年達(dá)到3300噸。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
但是,收集和回收率僅為2%左右。在過(guò)去幾年中,電網(wǎng)和離網(wǎng)可再生能源存儲(chǔ)市場(chǎng)部門(mén)(從住宅到大型電網(wǎng)應(yīng)用)一直在快速上升。此外,電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)部門(mén)也有上升,預(yù)計(jì)未來(lái)幾十年將迅速擴(kuò)大。
2.澳大利亞和其他國(guó)家相比如何?
AB:和其他國(guó)家相比,澳大利亞面對(duì)著許多獨(dú)特的挑戰(zhàn)。我們?cè)谝粋€(gè)非常大的地理區(qū)域內(nèi)的人口相對(duì)較少——這為從人口稠密的首都城市以外的廢物的收集和運(yùn)輸創(chuàng)造了一個(gè)重要問(wèn)題。
澳大利亞的鋰電池陸上加工能力有限,而且歷史上已將大部分電池用于海上加工。這是低收集量的合適選擇,然而,當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)和光伏應(yīng)用出現(xiàn)預(yù)期的13萬(wàn)個(gè)廢物堆時(shí),并考慮到最近因廢舊鋰電池報(bào)告的運(yùn)輸火災(zāi),這不再是理想的解決方法。這種大量的廢物和海上運(yùn)輸/運(yùn)輸?shù)睦щy是提高我們的岸上回收能力的當(dāng)前驅(qū)動(dòng)因素之一。
3.回收電池有什么挑戰(zhàn)?
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
AB:首先,和其他電池相同,和收集,運(yùn)輸和儲(chǔ)存相關(guān)的安全風(fēng)險(xiǎn)可能是廢舊鋰電池的問(wèn)題。雖然電池可能被視為壽命終止,但它仍然在電池外殼內(nèi)包含一些能量。
通常情況下,當(dāng)使用70-80%的初始儲(chǔ)能容量時(shí),制造商會(huì)對(duì)電池達(dá)到壽命終止的評(píng)級(jí)-使用當(dāng)前技術(shù),設(shè)備可能無(wú)法正常運(yùn)行,因此要新電池。假如處理過(guò)的電池被刺穿或短路,則剩余的能量可以迅速釋放并可能引起火災(zāi)。
這在含有其他廢物流的廢物再處理中心以及電池狀況未知的情況下可能存在問(wèn)題。此外,有關(guān)在陰極中使用過(guò)渡金屬氧化物的鋰電池,這些火災(zāi)可能難以熄滅。
其次,要更廣泛的消費(fèi)者教育,以促進(jìn)鋰電池的回收利用,并防止大量進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)。澳大利亞的一些州和地區(qū)實(shí)行了垃圾填埋禁令,并開(kāi)始進(jìn)行教育和宣傳活動(dòng)。
像澳大利亞電池回收計(jì)劃這樣的組織已經(jīng)公布了消費(fèi)者和行業(yè)指南,以教育公眾和行業(yè)如何回收鋰電池。這些計(jì)劃要在未來(lái)建立,以推動(dòng)行為改變,以確保循環(huán)而不是處置的文化。
最后,缺乏符合行業(yè)特定要求的電池標(biāo)簽可能會(huì)在收集,分類(lèi)和回收過(guò)程中出現(xiàn)混合廢物流的問(wèn)題。一些鋰電池在形狀和形式上類(lèi)似于其他鋰電池,例如鉛酸電池,其包含不同的化學(xué)物質(zhì),并且假如混合到鉛酸廢物流中,則在回收過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)顯著的安全問(wèn)題或化學(xué)不相容性問(wèn)題。
4.電池技術(shù)的進(jìn)步是否在很大程度上改變了電池回收?
AB:電池回收的重點(diǎn)是回收選定的材料,如鈷,鋰,銅和鋁,因?yàn)樗鼈兙哂泻芨叩膬r(jià)值。目前的回收技術(shù)是專(zhuān)門(mén)為鈷或鋰等成分設(shè)計(jì)的化學(xué)萃取工藝。傳統(tǒng)上,鋰電池由具有石墨負(fù)極端子的鋰鈷氧化物正極端子組成。
最近,在正極材料使用了多種化學(xué)物質(zhì),例如磷酸鐵鋰,鎳錳-鈷氧化物,鎳-鈷-鋁氧化物和鋰錳氧化物。有關(guān)負(fù)極材料,最近的成分可以是石墨,鈦酸鋰,錫鈷合金,硅等。當(dāng)提取工藝專(zhuān)門(mén)針對(duì)一種特定元素設(shè)計(jì)時(shí),這會(huì)引起問(wèn)題——其他元素/化學(xué)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致污垢或側(cè)面問(wèn)題反應(yīng)可能會(huì)降低提取過(guò)程的效率或?qū)е缕渌麊?wèn)題。
第二個(gè)問(wèn)題是電池的進(jìn)步會(huì)降低回收的經(jīng)濟(jì)效益。例如,磷酸鐵鋰電池不含高價(jià)鈷,這是回收利用的關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因素之一。
最后,由于其較高的儲(chǔ)能能力,正在積極研究電動(dòng)汽車(chē)的鋰硫的新興鋰電池技術(shù)不適用于現(xiàn)有的回收設(shè)備。硫有關(guān)再循環(huán)具有非常小的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,并且這些電池中包含的鋰金屬在暴露于空氣和水分時(shí)會(huì)引起問(wèn)題。要研究新的回收技術(shù),以應(yīng)對(duì)這些新電池類(lèi)型所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。
5.有效的回收如何影響鋰工業(yè)?
AB:有效的回收可以通過(guò)為資源生產(chǎn)供應(yīng)增值投入來(lái)幫助鋰工業(yè)。例如,假如收集電池中的鋰并將其轉(zhuǎn)化為碳酸鹽,則可以為來(lái)自采礦的碳酸鹽新增額外的體積。
一些礦業(yè)公司已經(jīng)在探索電池回收如何供應(yīng)這種有價(jià)值的原料。類(lèi)似地,電池中的其他材料可以被回收和重新利用。鋰電池的回收應(yīng)該有助于鋰工業(yè),并防止通過(guò)生產(chǎn)類(lèi)似的電池制造資源來(lái)競(jìng)爭(zhēng)。
6.有限的回收如何影響電池技術(shù)的綠色形象?
AB:鉛酸電池技術(shù)已經(jīng)被認(rèn)為是一種"綠色"技術(shù),因?yàn)樗鼈円愿甙俜直鹊乃俣缺环e極地收集和回收。鋰電池缺乏這種能力。
然而,有關(guān)鋰電池確實(shí)存在現(xiàn)有的部分再循環(huán)解決方法,并且存在許多尋求提取替代材料的工業(yè)方法。假如有效利用新的解決方法和現(xiàn)有技術(shù),那么鋰電池的形象可以和可以回收的其他電池技術(shù)類(lèi)型相匹配。
關(guān)鍵在于提高回收率以將電池從垃圾填埋場(chǎng)轉(zhuǎn)移——這要綜合的監(jiān)管方法,消費(fèi)者教育,新的科學(xué)解決方法和投資。所有這些都是目前發(fā)生的,并且該領(lǐng)域持續(xù)的公眾利益有助于推動(dòng)這些變化。