随着新能源汽车的迅猛发展,退役动力电池的处理问题愈发引人关注。截至2024年底,我国新能源汽车保有量已达3140万辆,动力电池装车量位居全球首位。然而,与之相伴的,是每年数十万吨退役电池的“暗流”。若处理不当,这些退役电池将对环境造成严重破坏,甚至成为“环境炸弹”;若能高效利用,则是一座蕴含巨大价值的“城市矿山”。
当动力电池容量衰减至额定容量的80%以下时,便不再适用于电动汽车,需要进行回收处理。但退役动力电池若处理不当,将对环境造成多方面的严重破坏。土壤污染方面,电池内部含有镍、钴、锰等重金属,一旦进入土壤,会改变土壤的化学性质,抑制土壤微生物的活性,导致土壤肥力下降,影响植物生长。此外,重金属在土壤中具有累积性,会通过食物链逐渐富集,最终危害人体健康。同时,电池中的电解液等有机物泄漏到土壤中,也会进一步破坏土壤生态系统。水体污染方面,电池中的有害物质若进入河流、湖泊等地表水体,会导致水体的化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)等指标升高,水质恶化,影响水生生物的生存和繁衍。例如,电解液中的有机物会消耗水中的溶解氧,使水体缺氧,导致鱼类等水生生物死亡。
而且,电池中的污染物还可能通过土壤渗透到地下水中,污染地下水资源,影响地下水的水质和可用性。大气污染方面,在电池的回收、拆解等处理过程中,若操作不当,可能会释放出氟化物、挥发性有机物等有害气体。这些气体进入大气后,会与空气中的其他物质发生反应,形成酸雨、雾霾等二次污染,对大气环境和人体健康造成危害。此外,电池拆解过程中产生的粉尘含有重金属等有害物质,若未采取有效的防护措施,这些粉尘会飘散到空气中,影响空气质量。
在面对退役动力电池的环境威胁,回收利用技术就成为了关键的突破口。目前,退役动力电池的回收再利用一般包括预处理、金属元素选择性提取回收或再生利用等阶段。预处理主要是将退役电池进行放电、各组分拆解开,为后续的金属提取等工序做准备。金属元素提取回收有多种工艺方法。火法回收工艺操作简单,在工业上可以被成熟应用,但对金属的回收效率较低,经济性较差,且高温处理会不可避免地产生大量的二噁英、粉尘和氟化物等有害物质,造成二次污染,因此其前景并不明朗。相比之下,湿法回收工艺通过使用酸、碱等化学试剂对电池材料进行溶解、浸出等处理,能够更有效地提取出有价金属。
例如,采用低浓度的硫酸作为浸出剂,同时加入过氧化氢(H₂O₂)作为氧化剂,锂能够选择性地浸出到溶液中,再通过反应以磷酸锂的形式回收,铁离子则从+2价氧化到+3价,铁和磷以磷酸铁的形式存在于浸出渣中。此外,还有再生修复工艺,通过特定的化学和物理方法,对退役电池的正极、负极材料等进行修复和再生,使其性能得到一定程度的恢复,从而可以再次应用于电池生产或其他领域。除了上述传统工艺,还有一些新型的回收方法不断涌现,如盐辅助碳热还原法、电化学法等。这些新方法在提高金属回收率、降低环境影响等方面展现出一定的优势,但仍需进一步的探索和优化,以实现大规模的工业化应用。
退役动力电池的回收利用是一场正在倒计时的生态突围战。我们既要看到其对环境的潜在威胁,也要认识到回收利用技术的不断进步和政策支持的有力推动。通过产业链上下游的协同合作,加强技术研发和创新,完善回收利用体系,实现新能源汽车产业的可持续发展