2024 年10 月 17 日,河南省科学院化学研究所、学术委员会主任侯益民在科普中国·星空讲坛“魅力化学 无限可能”主题场带来演讲《电池的前世今生》。
以下为侯益民的演讲节选:
我们现在的电池使用量越来越大,电池在报废后会产生很大的问题。废旧电池该如何回收?有人说可以将电池回收到垃圾回收点,这是对的,然而,这只是暂时的解决方案,我们还需要为电池找到它们的“天堂”,也就是它们的最终去向。
电池的“天堂”和去路在哪里?答案是电池回收厂。今天,许多技术人员和生产企业专门从事电池的回收和利用。仅仅回收电池是不够的,我们必须利用它们。
电池进入回收期后,会经历一系列的蜕变,首先实现无害化,其次是资源化。技术人员会根据不同电池的类型,采取不同的处理方案。
作为目前能量密度最高、使用率最高的电池类型,锂电池的回收非常有价值。如果不回收锂电池,会产生什么?一方面是它的正极材料,如磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂等,这些物质在遇到水、潮湿空气或酸碱时,会发生剧烈的化学反应,产生重金属氧化物,污染环境,改变我们的生活,危害我们的健康。而负极材料虽然看似简单,主要是石墨,但在高温下也会引起粉尘爆炸,非常危险。另外还有电解质,如六氟磷酸锂或六氟砷酸锂,分解后会产生氟化氢,对大气造成严重污染。电解质和添加剂,包括隔膜等,如果随意丢弃,也会对社会造成危害,因此必须进行针对性处理。
目前锂电池回收主要的处理方法有三种:一种是干法回收,在高温下分解有机物和金属,可以回收金属,但这种方法会消耗大量能量并产生有机污染物。另一种是比较绿色的生物法,但目前为止它还没有成熟的技术,至少在工业上还没有应用。目前工业上比较成功的是化学法,也就是湿法回收技术。
我们的化学研究所和平煤集团正在合作开发这个项目,我们已经在建设中的车间,采用物理与化学相结合的方法。首先,将电池破碎,然后通过筛分、磁选等过程,回收其中的金属如铁、铝、铜以及塑料,用于产品销售。电极部分,主要是正极材料,如锰酸锂、镍酸锂等,经过酸浸、净化、萃取、浓缩、烘干等一系列过程,将其转化为有用的化学物质。
这些化学物质将被用于哪里?答案是再次用于生产电池,作为电池的原材料。此外,碳粉可以用于生产石墨电极,这样我们就完成了一个圆满的过程。锂电池完成了其整个生命周期的使命,我们可以得到碳酸锂、硫酸钴、硫酸镍等一系列化学产品,消除环境污染,实现资源回收利用,创造经济价值。所以,电子回收对保护环境、节约资源和可持续发展具有极其重要的意义。
尽管我们仍有许多技术难关等待攻克,但随着技术的不断进步,相信未来一定能将电子回收技术做到更加绿色化、高效化,为社会经济发展做出更大的贡献。