?? 導讀：對于(yu)電池制造商來說，回收利用設計并(bing)不是(shi)優(you)先考慮的(de)重點，但(dan)是(shi)確(que)實存(cun)在解決方案。鋰離子設備的(de)回收在技術上是(shi)可行的(de)，但(dan)需要(yao)改進其(qi)業務案例才能開(kai)始。 
鋰(li)離子(zi)電(dian)池回收的(de)日益嚴峻的(de)挑(tiao)戰應在設計階段解決。迄今為(wei)止，制造(zao)商已將更(geng)多的(de)精力放(fang)在安全性，功率密度和可循環(huan)性上。 來自(zi)萊斯特、紐(niu)卡斯爾和伯明翰大學的鋰離(li)(li)子電池回收(shou)研(yan)究人(ren)員、法拉第(di)機構、ReCell中(zhong)(zhong)心和Argonne國家實驗室(shi)對產品設計進行了檢驗，并在(zai)《鋰離(li)(li)子電池回收(shou)設計的重要性》一(yi)文中(zhong)(zhong)發表(biao)了他們的發現，這是一(yi)篇(pian)發表(biao)在(zai)《綠色化學》上的評論。 要使任何材料都具(ju)有循環經(jing)濟性，重要的(de)是，要減少組件(jian)數量，與初級(ji)過程（原料提取）相比，次級(ji)過程（回(hui)收(shou)）的(de)成(cheng)本(ben)要低，簡(jian)單的(de)純化(hua)流程，有價(jia)值的(de)組件(jian)以及收(shou)集和回(hui)收(shou)隔離機制。如果材料不被回(hui)收(shou)利用，當材料對(dui)環境產生重大影響時，這也將(jiang)有所幫助(zhu)，因為這往(wang)(wang)往(wang)(wang)要求其進行回(hui)收(shou)。 鉛酸電(dian)池滿足了這些設(she)計要求，這解釋了日本，美國(guo)和歐洲大部分地(di)區的回(hui)收(shou)(shou)率接近(jin)100％，回(hui)收(shou)(shou)利用機(ji)制可回(hui)收(shou)(shou)電(dian)池總質量的98％以上。鉛酸電(dian)池的 鋰(li)離(li)(li)子電池中陰極和(he)集電器的(de)相似(si)(si)密度值使類似(si)(si)方(fang)法(fa)(fa)無法(fa)(fa)實現。因此，鋰(li)離(li)(li)子設備(bei)需要諸如氧化還(huan)原反(fan)應，溶解(jie)度之類的(de)方(fang)法(fa)(fa)，或者(zhe)利用靜電和(he)磁性能來(lai)分離(li)(li)組成電池的(de)材料。 缺(que)乏標(biao)簽是有效回收(shou)制(zhi)度(du)的另(ling)一個重(zhong)大(da)障(zhang)礙(ai)。與(yu)鉛酸電池不(bu)同，鋰器件具有多種(zhong)化學(xue)和結(jie)構(gou)，例如(ru)NCA，NMC，LMO，LCO和LFP電池，所有這些都可(ke)以(yi)(yi)結(jie)合(he)到(dao)不(bu)同的化學(xue)中。電池也可(ke)以(yi)(yi)以(yi)(yi)袋狀，棱柱形(xing)或圓柱狀的形(xing)式(shi)出現，然后再焊接到(dao)模塊中并(bing)組合(he)成組。 英美研(yan)究小組表示，電池標(biao)簽沒有全球標(biao)準，需要向回收(shou)商清楚地表明設備的(de)成分(fen)。結果，濕(shi)法冶(ye)(ye)金–涉及粉碎(sui)和(he)酸處理；酸法之前的(de)高能耗(hao)冶(ye)(ye)煉和(he)火法冶(ye)(ye)金已成為(wei)鋰(li)離子電池回收(shou)中的(de)常識。濕(shi)法冶(ye)(ye)金需要預處理，排放(fang)和(he)正確拆卸，而不(bu)是(shi)“粉碎(sui)”。 
電池組(zu)中(zhong)電池和(he)模(mo)塊的(de)(de)排(pai)列(lie)方式(shi)有(you)所不同（有(you)時(shi)在單個(ge)EV制造商(shang)(shang)車(che)隊中(zhong)），這(zhe)給回收商(shang)(shang)帶來了(le)另一個(ge)障礙。鋰離(li)子設備的(de)(de)組(zu)織(zhi)結構以(yi)最大化的(de)(de)安(an)全性和(he)電池壽命為代(dai)價(jia)(jia)，但以(yi)可回收性為代(dai)價(jia)(jia)。 電(dian)(dian)(dian)池(chi)數量越(yue)高，活(huo)性(xing)和有價(jia)值的(de)材料在電(dian)(dian)(dian)池(chi)重(zhong)量中所占的(de)比例就越(yue)低。增(zeng)加的(de)細胞(bao)數也(ye)使打(da)開和分(fen)離步驟復雜化，這增(zeng)加了回(hui)收成本。具有85 kWh電(dian)(dian)(dian)池(chi)組的(de)Tesla Model S電(dian)(dian)(dian)動汽車（EV）包(bao)(bao)含16個模塊，每個模塊包(bao)(bao)含444個電(dian)(dian)(dian)池(chi)單(dan)元，每輛汽車中有7104個圓柱電(dian)(dian)(dian)池(chi)單(dan)元。 《綠(lv)色化學》論文的作(zuo)者寫(xie)道：“當拆除速度緩慢且成(cheng)本高昂時(shi)，唯一(yi)的回收(shou)方(fang)法(fa)將成(cheng)為(wei)火法(fa)冶金，這既(ji)昂貴又效率低下。因此，回收(shou)處于＇捕獲22＇情況(kuang)，電(dian)池和電(dian)池組設計控制著(zhu)回收(shou)策略。” 手動拆(chai)卸(xie)包裝和模塊(kuai)以提(ti)取單個細(xi)胞是(shi)回收純凈材料的首(shou)選(xuan)方法，但比粉碎要花費更(geng)長的時間(jian)。電(dian)池和電(dian)池組設計的無數組合加劇了這(zhe)種延遲，這(zhe)使得自動拆(chai)卸(xie)幾(ji)乎無法實現。 研究(jiu)人員表(biao)示電池還可能具有堅(jian)固(gu)的母(mu)線(xian)(xian)，而(er)不(bu)是目前連接模(mo)塊(kuai)的柔性電纜。這樣的結構(gou)可以(yi)(yi)看到單元直(zhi)接連接到母(mu)線(xian)(xian)，而(er)無需模(mo)塊(kuai)，并且機(ji)器人可以(yi)(yi)更容(rong)易地(di)將單元從母(mu)線(xian)(xian)分離(li)。通過添加斷點或(huo)其他打開機(ji)制，可以(yi)(yi)更輕松地(di)訪(fang)問和(he)分離(li)單元組件。 研究(jiu)人(ren)員表(biao)示不切碎地(di)分(fen)離電(dian)(dian)極材料可以將回收(shou)成本降低到比采購(gou)原始材料便宜(yi)多達70％。英美集團表(biao)示，全面的標簽，簡化的整體結構，易于打開的設計以及可逆的膠粘劑(ji)和(he)粘合劑(ji)將解決大部分(fen)鋰離子電(dian)(dian)池回收(shou)問題(ti)。 學者們還(huan)提(ti)出了(le)如何制(zhi)(zhi)定(ding)此(ci)類(lei)法規的(de)建議(yi)，暗(an)示制(zhi)(zhi)造(zao)商的(de)責任范圍擴(kuo)大以及回(hui)收(shou)報廢(fei)產品的(de)義務(wu)將促使工程師采用(yong)“回(hui)收(shou)設計”方法。 |
行業資訊
