Lithium batteries" big unanswered question(鋰電池沒有回答的一個最大問題)

當全世界都在尋求汽車電氣化和儲存可再生能源時，一個巨大的挑戰迫在眉睫：所有那些用過然后廢棄的舊鋰電池會是什么情況?

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電氣化的未來比我們想象的要近得多。通用汽車公司今年早些時候宣布，計劃到2035年停止銷售汽油動力汽車。奧迪的目標是到2033年停止生產，許多其他大型汽車公司也在紛紛效仿。事實上，根據彭博新能源財經的數據，到2040年世界乘用車銷量的三分之二將是電動的。由于電池存儲技術的進步，全球電網規模的儲能系統正在快速增長。

雖然這聽起來似乎是實現可持續電力和公路旅行的理想途徑，但有一個大問題尚未解決。目前，鋰離子電池通常用于電動汽車和用于儲存可再生能源能量的超級電池，但鋰電池很難回收。使用最廣泛的回收傳統電池的方法(如鉛酸電池的回收方法)，對鋰電池不起作用。鋰電池通常更大、更重、更復雜，如果拆錯的話，甚至會發生危險。

在普通電池的回收工廠，電池零件被粉碎成粉末，然后粉末被熔化(火法冶金)或溶解在酸中(濕法冶金)。但是鋰電池是由許多不同的部件組成的，如果不小心拆卸，它們可能會爆炸。即使鋰電池以這種方式分解，產品也不容易重復使用。因此，回收鋰比開采鋰礦來制造新的鋰成本更高。此外，由于缺乏大規模、廉價的鋰電池回收方式落后，全球只有約5%的鋰電池被回收，這意味著大部分鋰電池將被浪費。

目前鋰電池回收的缺點并不是它們成為環境壓力的唯一原因。制造鋰電池所需各種金屬的開采需要大量資源，例如開采一噸鋰需要50萬加侖(227.3萬升)的水。在智利的阿塔卡馬鹽灘，鋰礦開采與國家保護區植被減少、白天溫度升高和干旱加劇有關。因此，盡管電動汽車在其使用壽命內可能有助于減少二氧化碳排放，但為其提供動力的鋰電池在其使用壽命開始時已經留下大量的環境足跡。

如果經過大約10年左右的使用后，數以百萬計的鋰電池將被更有效地回收利用，這將有助于抵消所有的能源消耗。一些實驗室一直在努力改進更有效的回收方法，以便最終找到一種標準化、環保的鋰電池回收方法，以滿足飛速增長的需求。

如何回收鋰電池

鋰電池有一個金屬陰極，在電化學反應過程中收集電子，由鋰和一些通常包括鈷、鎳、錳和鐵的元素混合物制成。它還有一個陽極，或者說是一個向外部電路釋放電子的電極，由石墨制成。還有一個分離器和電解液，電解液是在陰極和陽極之間傳輸電子的介質。從陽極到陰極的鋰離子形成電流，陰極中的金屬是電池最有價值的部分，而這些正是化學家在拆卸鋰電池時重點要保存的部分。

改善鋰電池的回收利用，并最終使其部件可重復使用，將使現有的鋰電池重新獲得價值。這就是為什么科學家們提倡直接回收，給鋰電池最珍貴的部分(如陰極和陽極)第二次生命，這可以大大抵消能源、浪費和制造成本。

碳足跡

英國法拉第研究所(Faraday Institute)正在研發鋰電池的機器人拆卸，這是ReLib項目的一部分，該項目專門研究鋰電池的回收和再利用。研究人員發現了一種利用超聲波探頭直接回收陽極和陰極的方法，將超聲波聚焦在一個表面上，產生微小的氣泡使其內爆，并將涂層從表面剝離，避免了必須打碎電池部件。

根據這項研究，這種超聲波回收方法可以在同一時期處理比傳統濕法冶金方法多100倍的材料，可以用不到一半的成本創造一個新的電池。該工藝可以很容易地應用于規模化，并用于更大的基于電網的儲能電池。

隨著電動汽車市場需求的穩步增長，整個汽車行業的公司已經花費數十億美元來提高鋰電池的可持續性。中國目前是迄今為止最大的鋰電池生產國，在回收鋰電池方面也取得了領先地位。廣泛采用標準化方法回收鋰電池，包括對不同類型的電池進行分類，這有助于鋰電池的進一步發展。

一種更簡單、更安全、制造成本更低、壽命結束時更容易分離的電池的出現，是解決當前電動汽車可持續性問題的最終答案。但在這種電池出現之前，標準化鋰電池回收是朝著正確方向邁出的重要一步。在2025年左右，當數以百萬計的電動汽車電池達到其初始生命周期的終點時，一個簡易的回收過程將對世界各地的經濟體更有吸引力。因此，當電動汽車成為主要的交通工具時，他們的電池要為第二次生命做好準備。

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