锂电池回收的挑战

未经适当回收的锂电池会向环境中释放有毒金属，这些有毒金属可能会被吸入肺部，导致心血管和肺部疾病等健康问题。

大多数锂电池的回收方法是先将其粉碎成粉末状，然后再进行熔炼（火法冶金）或溶解在酸（湿法冶金）中。这两种工艺都会消耗大量能源，同时向环境排放温室气体。

回收的阴极粉末比商业制造的阴极粉末更多孔

阴极是每块锂离子电池的核心，决定着电池的电压和性能。要生产高质量的阴极，材料必须具有高孔隙率（允许锂离子在阳极和阴极之间移动的表面积），因此孔隙率越高的阴极意味着储能能力越强--事实上，一项研究发现，回收的阴极粉末比商业制造的阴极粉末孔隙率更高，因此使用回收材料组装的电池与使用原生材料制造的电池性能相似。

Nikhil Gupta 领导的研究人员在加州大学欧文分校开展了这项研究。之前的研究表明，使用回收的阴极材料可以提高电池效率并延长锂离子电池的工作时间，在此基础上，他们利用一种新工艺生产出了比传统方法多孔三倍以上的阴极粉末。剪切、研磨、酸浸出、按粒度和化学性质分类以及加工，所有这些工序都会产生高性能阴极，然后将其与液体电解质混合并进行加工，最后再重新混合形成高性能阴极，从而产生高性能阴极，与使用回收来源的传统生产方法相比，这种阴极的使用时间更长。

锂离子电池的阳极和阴极之间需要液态电解质（即电解液）来传导离子。电解质通常由溶解在非水性有机溶剂（如碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯与脂肪族碳酸酯的混合物，如二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯和乙基甲基碳酸酯）中的无机盐组成，对电池性能起着至关重要的作用。为了实现最佳的电池性能，电解液必须确保低电阻界面，以实现高效的电池性能--选择电解液对电池性能至关重要。

回收锂电池的传统方法是将其机械切碎、熔化或溶解在酸中。遗憾的是，这些过程需要耗费大量电力，同时还会产生大量难以回收的金属。这项研究提出了 "直接阴极回收 "这一节能替代方法。

直接阴极回收包括将电池拆解成单个元素，并根据其物理特性进行分类。首先，在惰性气氛下进行剪切；然后，将材料粉碎并研磨成细小部分，以便分离和提纯。这一过程可去除铝和铜等可能影响性能的杂质，以及溶液中的 Ni2+ 和 Co2+ 等过渡金属离子，只留下锂盐和石墨作为输出产品。

比新阴极粉便宜

电动汽车、智能手机、儿童玩具、电子烟和笔记本电脑中使用的锂离子电池通常都可以回收利用，但回收过程往往十分繁琐且成本高昂，这让许多公司望而却步。

锂电池是由包括铜和钴在内的各种材料制成的。虽然这些金属在电池生产中不可或缺，但其开采过程会产生有毒废物，因而具有危险性，而且在开采过程中还会排放温室气体，导致气候变化。电池回收提供了一种解决方案，有助于减少对这些资源的需求，同时减轻对环境的影响。

回收利用有助于保护我们的宝贵资源，使其远离可能对环境造成危害的垃圾填埋场，还能减少生产原材料的能源消耗，这些原材料的生产需要消耗昂贵的能源（造成温室气体排放），或有助于避免剥削在不安全条件下挖掘钴或其他矿产的第三世界工人。

锂离子电池回收的典型方法是粉碎和净化电池组件，提取正极。遗憾的是，这种方法既昂贵又无法生产出优质产品。幸运的是，研究人员正在开发可完整保存阴极的替代工艺，这样它们就可以完好无损地出售；与传统工艺相比，这些工艺成本更低，也更环保。

虽然锂离子电池通常可以回收利用，但每次循环都会使其纯度略有降低。因此，建议消费者寻找当地的废旧锂电池回收点--尽管锂离子电池对于日常垃圾桶处理可能足够安全，但锂离子电池含有有害化学物质，如果放置时间过长，可能会腐蚀附近的物体。因此，使用适当的回收服务或向制造商咨询相关说明可确保安全处置。

比新阴极粉更安全

锂电池已成为电动汽车 (EV) 和其他清洁能源产品不可或缺的组成部分，但必须以负责任的方式进行回收，以避免成为火灾隐患或将有毒化学品泄漏到环境中。应利用电池回收中心而不是随意丢弃电池；蓝色或黄色的回收箱可能会在处理过程中损坏电池，并带来火灾风险；相反，应将电池丢弃到七个家庭化学品和电池回收中心之一。

这些中心专门回收电动工具、数码相机、儿童玩具、电子烟和笔记本电脑等产品中的锂电池。此外，它们还为汽车或家庭中使用的大瓦时电池提供安全的处置方案，但不接受小瓦时电池，因为它们太危险。如果您拥有这些大瓦时电池并希望对其进行回收，请访问七个回收中心之一！

回收锂电池首先要将其切碎，从正极中分离出不太昂贵的部件，如钢电池外壳和电子电路。然后，科学家提取元素，包括 "黑质"，这是一种由镍、钴、铝和锰组成的提取物，含有稀有和昂贵的金属；这种粉末可以重新处理，并与新元素混合以提高性能，从而节省了本来会浪费掉的稀有金属。

钴和镍等关键矿物质的周期性供应短缺威胁着电动汽车的效率和寿命，回收锂电池是解决这些矿物质全球短缺问题的另一个好方法。通过更直接地满足全球供应需求，回收利用还能帮助解决类似的全球矿产短缺问题。

这种工艺类似于标准的火法冶金技术，但与其他回收技术相比，所需的能源和产生的废物更少。作为火法冶金（通常会消耗大量能源，同时产生有毒副产品）和湿法冶金（通过化学方法回收金属）的有效替代方法，这种方法的金属回收率高于其他技术。

更环保

电池回收有助于降低与电动汽车（EV）和使用锂电池的设备（如笔记本电脑）相关的环境影响。回收利用可以保护珍贵材料，提供可再生能源，减少采矿需求，同时减少垃圾填埋量。但遗憾的是，电池回收并非没有挑战。

首先，电池必须完全放电--因为锂电池如果不放电就会造成危险--才能进行回收。一旦准备好回收，就应将其分解并切碎成小块，然后再熔化或溶解，以回收其中的金属--这一过程可能会产生空气粉尘，污染周围环境，并可能导致呼吸道疾病；锂被视为危险金属，因此小心处理也很关键。

古普塔说，英国法拉第研究所的研究人员目前正在开创一种回收锂电池的新方法，他们使用的超声波探头 "类似于牙医清洁牙齿时使用的探头"。将超声波聚焦到表面会产生微小气泡，这些气泡会内爆、炸掉涂层，从而回收价值不菲的阴极和阳极。

此外，回收利用还能减少采矿产生的碳排放，从而对环境有所帮助。根据麦肯锡研究所的估算，广泛开展电池回收可使每千瓦时的碳排放量减少 25%。要成功实现电池回收，必须在不损坏阴极或阳极的情况下成功提取有价金属。

锂电池含有镍和钴等贵金属，在电动汽车 (EV) 和电子设备中都有使用，但要注意的是，绝对不能将其放入蓝色或黄色的回收箱中，这些火灾隐患必须在专门的回收设施中处理。如果您出于任何原因需要回收锂电池，只需用非导电胶带（电工胶带、透明包装胶带或管道胶带）将其端子包好，然后将其扔到该局的七个家庭化学品和回收中心之一或接受回收的零售商处即可。