?? 導讀(du)：對于(yu)電池(chi)制(zhi)造商來(lai)說，回收利用設計并(bing)不是(shi)優先考慮的重(zhong)點，但(dan)是(shi)確實(shi)存(cun)在(zai)解決方案。鋰離子設備(bei)的回收在(zai)技(ji)術上是(shi)可行的，但(dan)需(xu)要改(gai)進(jin)其業務案例才(cai)能開始。 
鋰離子電池回收的日益嚴峻(jun)的挑(tiao)戰應(ying)在(zai)設(she)計(ji)階段解(jie)決。迄今為止，制造商已將更(geng)多的精力放(fang)在(zai)安(an)全(quan)性，功率密(mi)度和可循環性上。 來自(zi)萊斯(si)特、紐卡斯(si)爾和伯明(ming)翰(han)大(da)學的鋰離(li)子(zi)電(dian)池回(hui)收研究人員、法(fa)拉第機構、ReCell中心和Argonne國家實(shi)驗室對產品(pin)設(she)計(ji)進行(xing)了(le)(le)檢驗，并在《鋰離(li)子(zi)電(dian)池回(hui)收設(she)計(ji)的重要性(xing)》一文中發(fa)表了(le)(le)他(ta)們的發(fa)現，這是一篇(pian)發(fa)表在《綠(lv)色化學》上(shang)的評論。 要使任何材(cai)(cai)料(liao)都(dou)具有循環(huan)經濟性，重(zhong)(zhong)要的是，要減少組(zu)件數量，與初級過(guo)程(cheng)(cheng)（原料(liao)提取）相比，次級過(guo)程(cheng)(cheng)（回(hui)收(shou)(shou)）的成本要低，簡單(dan)的純化流程(cheng)(cheng)，有價值(zhi)的組(zu)件以(yi)及收(shou)(shou)集(ji)和回(hui)收(shou)(shou)隔離機制。如(ru)果材(cai)(cai)料(liao)不(bu)被(bei)回(hui)收(shou)(shou)利用，當材(cai)(cai)料(liao)對環(huan)境產生(sheng)重(zhong)(zhong)大影響(xiang)時，這(zhe)也將(jiang)有所幫助，因為這(zhe)往往要求其進行回(hui)收(shou)(shou)。 鉛(qian)酸電池滿足了這些設計要求，這解釋(shi)了日本，美國和歐洲大部分地區的(de)回收率接近100％，回收利用機制(zhi)可回收電池總質量的(de)98％以(yi)上(shang)。鉛(qian)酸電池的(de) 鋰(li)離(li)子電池中陰極和集(ji)電器的(de)相似(si)密(mi)度值使類似(si)方法無(wu)法實現。因(yin)此，鋰(li)離(li)子設備(bei)需要諸如氧(yang)化還原反應，溶(rong)解(jie)度之類的(de)方法，或者利用靜電和磁性能來分離(li)組成電池的(de)材料。 缺乏(fa)標簽是有(you)(you)效回(hui)收(shou)制(zhi)度的(de)(de)另一個(ge)重大障礙。與鉛酸電池不(bu)同，鋰器件具有(you)(you)多種化(hua)學(xue)和結構(gou)，例如(ru)NCA，NMC，LMO，LCO和LFP電池，所(suo)有(you)(you)這(zhe)些都可以(yi)結合到不(bu)同的(de)(de)化(hua)學(xue)中。電池也(ye)可以(yi)以(yi)袋狀，棱柱(zhu)形或圓柱(zhu)狀的(de)(de)形式出現，然(ran)后再焊(han)接到模塊中并(bing)組合成組。 英(ying)美研究(jiu)小(xiao)組表示，電池標簽(qian)沒有全(quan)球(qiu)標準(zhun)，需要(yao)向回收商清楚(chu)地(di)表明設(she)備的成(cheng)分。結(jie)果，濕(shi)法(fa)冶金–涉及粉(fen)碎和酸處理；酸法(fa)之前(qian)的高能(neng)耗(hao)冶煉和火(huo)法(fa)冶金已成(cheng)為鋰離子電池回收中(zhong)的常識。濕(shi)法(fa)冶金需要(yao)預處理，排放和正確(que)拆(chai)卸，而不是“粉(fen)碎”。 
電(dian)池(chi)組中(zhong)(zhong)電(dian)池(chi)和模塊的(de)排列方式有所不(bu)同（有時在單個EV制造(zao)商車隊中(zhong)(zhong)），這給回(hui)收商帶(dai)來(lai)了另(ling)一個障礙(ai)。鋰離子(zi)設備的(de)組織結構以(yi)(yi)最大(da)化的(de)安全性和電(dian)池(chi)壽命為代價，但以(yi)(yi)可回(hui)收性為代價。 電(dian)(dian)池(chi)數量(liang)越(yue)高，活(huo)性和有價值的材料在電(dian)(dian)池(chi)重量(liang)中所占的比(bi)例(li)就越(yue)低。增(zeng)加的細胞數也使打開和分離步驟復雜化，這增(zeng)加了(le)回收成本。具有85 kWh電(dian)(dian)池(chi)組的Tesla Model S電(dian)(dian)動汽車(che)（EV）包含(han)16個模塊(kuai)，每個模塊(kuai)包含(han)444個電(dian)(dian)池(chi)單(dan)元(yuan)，每輛(liang)汽車(che)中有7104個圓(yuan)柱電(dian)(dian)池(chi)單(dan)元(yuan)。 《綠(lv)色化學(xue)》論文的作者寫道：“當拆除速度緩慢(man)且(qie)成(cheng)本高昂時(shi)，唯一的回(hui)收方法將成(cheng)為火法冶金，這既昂貴又效率低下。因此(ci)，回(hui)收處于＇捕獲22＇情況，電池和電池組設(she)計控制著回(hui)收策略。” 手動(dong)拆卸包裝(zhuang)和(he)模塊以(yi)提取(qu)單個細胞是回收純凈(jing)材(cai)料的首選方法(fa)，但比粉碎要花費更長(chang)的時間。電(dian)池(chi)和(he)電(dian)池(chi)組設計(ji)的無數組合(he)加(jia)劇了(le)這種延(yan)遲(chi)，這使得自(zi)動(dong)拆卸幾乎(hu)無法(fa)實現。 研究(jiu)人(ren)員表示電池還(huan)可(ke)(ke)能具有堅固的母線，而不是目前連接(jie)模(mo)塊的柔(rou)性電纜(lan)。這樣的結構可(ke)(ke)以看到(dao)(dao)單元(yuan)(yuan)直接(jie)連接(jie)到(dao)(dao)母線，而無需模(mo)塊，并且機器人(ren)可(ke)(ke)以更容易地將單元(yuan)(yuan)從母線分(fen)離(li)。通過添加斷(duan)點或其他打開機制，可(ke)(ke)以更輕松地訪問和分(fen)離(li)單元(yuan)(yuan)組件。 研究人員表示不切碎地(di)分(fen)離電(dian)極材料(liao)可(ke)以將回收成本降低到比采購原始(shi)材料(liao)便(bian)宜多達70％。英美(mei)集團表示，全面的(de)標簽，簡(jian)化的(de)整(zheng)體結構，易(yi)于打(da)開的(de)設(she)計以及可(ke)逆的(de)膠粘(zhan)劑和粘(zhan)合劑將解(jie)決大部分(fen)鋰離子電(dian)池(chi)回收問(wen)題。 學者們還提出了如何制(zhi)定此類法(fa)規的(de)建議，暗示制(zhi)造(zao)商的(de)責任范(fan)圍擴(kuo)大以(yi)及(ji)回(hui)收(shou)報(bao)廢產品的(de)義務將促使工程師采(cai)用“回(hui)收(shou)設計”方法(fa)。 |
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