废旧锂离子电池的出路探讨

　　2010年我国锂离子电池产量达到36.7亿颗，占全球的30％以上，同比增长33.9％。近年来，我国锂离子电池生产呈现出逐年增加的趋势，且在优良的投资环境和相对低廉的人工成本作用下，全球锂离子电池制造中心正向中国大陆转移[1]。
　　锂电池生产的迅速增长，最主要是由于其广泛应用于日益增长的物质文化生活领域，例如手机、手提电脑、相机、摄像机等而产生的需求。锂离子电池虽为可充电电池，具备重复利用的特性，但其寿命一般只有2a左右，这就意味着，将会有大量的废旧锂离子电池产生和急需处理。废旧锂离子电池的产生受地域影响较大，在经济相对较发达的地区，其使用和废弃量较大，尤其集中在大城市，废旧锂离子电池的处理已经成为大城市的一个新环境问题。
　　据我们在南方某市的调研发现，锂离子电池已经成为居民生活中消费电池的最主要类型，人均年消费锂离子电池3.3块，更换频率一般为1-2a，在未来对锂离子电池的消费情况大体维持不变，个别人群有增加使用计划，绝大部分人群对未来锂离子电池的更换计划不变。
2锂离子电池的成份及危害分析
　　锂离子电池的主要成份为Li、Co（或Ni、Mn）、有机电解质等，以常见的重约40g的手机电池为例，可看出锂离子电池中金属材料的含量[2]，

　　废锂离子电池的有害成份主要为Co、Cu、Ni、Mn、有机电解质。酸、碱、有机电解质会影响水中的pH值，使土壤酸性化或者碱性化，而重金属被生物吸收后，会通过各种途径进入人的食物链，在人体内聚集，使人体致畸或致变，甚至导致死亡[3-4]。废锂离子电池中主要重金属对人体健康的危害见表2。
3锂离子电池处理技术及效益分析
　　废锂离子电池中最具有回收价值的金属是钴，而不是锂。钴是一种稀有的贵重金属，在自然界中蕴藏很少，它没有单独的矿床，大都伴生于铜矿、镍矿中，且品位较低。世界各国都比较重视工业生产中钴的回收，而在锂离子电池中钴的含量相对较高，一只重约40g的电池，含金属钴约6g[5]，因此对废旧锂离子电池的回收利用，主要是回收其中的钴。锂、镍和锰等金属只是作为回收钴的副产品。
　　废锂离子电池再生处理技术的研究开始于20世纪90年代中后期，在借鉴成熟的矿石冶炼工艺的基础上，针对废锂离子电池的特殊性，经过十几年的发展，工艺已日趋完善，并已经应用于实际生产过程。各种锂电池回收的基本步骤相似，包括预处理（拆解、分类等）以及钴和其他金属的回收两部分。各种回收技术的预处理方式基本相同，差异在于钴和其他金属的回收技术路线和方法不同。
　　由于锂离子电池是由多种材料构成，是精细的组合体，因其体积小、数量大、各种材料的分散性高，用机械的方法很难将其中的含钴材料分离出来，只能对电池的电芯进行整体处理。日本学者今村圣智由此提出对锂离子电池进行回收处理的方法如下：回收废电池后，进行放电处理，剥离外壳，回收外壳金属材料；将电芯与焦炭、石灰石混合，投入焙烧炉中还原焙烧；有机物燃烧分解为二氧化碳及其他气体，钴酸锂被还原为金属钴和氧化锂，氟和磷被沉淀固定，铝被氧化为炉渣，大部分氧化锂以蒸汽形式逸出后，将其用水吸收，金属铜、钴等形成含碳合金；锂离子电池经如上处理后形成的合金中将含有铜、钴、镍等金属。对此合金进一步处理，可分离提取出价格较高的钴盐、镍盐[6]。
　　有研究分析表明，拆解并浸出回收钴，在有效的废弃锂离子电池的回收体系的支撑下，按年回收手机电池300t（约1500万支手机电池）计算，每个电池可回收价值约1.5元。该费用为实验室估算费用，收入主要来自拆解的废塑料出售，废金属回收，支出主要为回收过程的原材料费，包括购买氢氧化钠、浓硫酸、双氧水、草酸铵、一次交换水等，此外还扣除了工人工资、劳保用品等的费用[5]。但此费用未包括收集运输、公辅设施、环境保护等方面的费用，其实际回收价值有待实际生产中进一步分析。
　　可见，废锂离子电池回收的经济效益是十分显著的，废锂离子电池的回收，除了有国家相关政策导向支持外，还享受国家税收优惠，目前，市场上就存在大量回收废锂离子电池的信息，可见，这是个有价市场，但我们仍需重点关注回收企业运行过程的规范性及环境保护问题。

4我国废旧锂离子电池处理现状及存在问题
　　随着国民环保意识的不断提高，以及媒体对电池污染危害的宣传和报导，越来越多的人开始重视环境保护，虽未能完全杜绝废电池随意弃置在裸露外环境中的现象，但随意丢弃废电池的行为已经越来越少。
　　近年来，一些地方政府相关机构、社会团体、生产企业都倡导和尝试建立废旧电池的回收收集系统，如北京在零售商处设立废电池回收箱、珠海的小区和路边回收箱、武汉在超市和自行车租赁点设置的有偿回收点、广州和太原的大学环保协会的上门收集、中国移动通信集团“绿箱子”工程等等，都因没有完善的后续处理系统，没有成规模的废电池回收利用企业，而导致收集到的电池没法处理而瘫痪，有些甚至因长时间的储存堆放、缺乏管理而造成了二次污染。
　　目前国内外废电池回收利用技术主要有简单分选、干法、湿法、干湿法等[7]，相对而言，发达国家起步较早，技术较为先进，而我国大多刚刚起步，或还在实验室阶段，与发达国家差距较大，效果不理想。如上海环卫部门的机械拆解试验、河北东华鑫馨废旧电池再生处理厂与北京科技大学的新技术等，都因严格的环境保护要求，污染控制要求，以及未有成规模的电池供应等原因，未能形成规模化生产。
　　由于以上原因，收集到的废旧电池多数只能临时储存，迫于管理及二次污染控制的压力，许多地方已经停止了废旧电池的专门收集，有学者建议将一些低汞无汞废电池直接进入生活垃圾填埋场处理，这也使得目前电池的主要处理方式变成进入生活垃圾填埋场。由于规范的生活垃圾填埋场一般都具有较好的防渗设施，因此废旧电池进入后不会对环境造成明显的不良影响，但其析出的重金属会对后续的渗滤液处理系统造成一定的冲击影响，另外，填埋造成了资源的浪费。
　　总体而言，我国废旧电池回收利用系统存在以下问题。
4.1相关法律法规不完善
　　我国对固体废弃物污染控制起步晚，法律法规不够完善，执法力度不够，宣传教育工作不足。直到2003年才颁布了专门针对废旧电池的《废旧电池污染防治技术政策》，要求将废锂离子电池被列入重点收集范畴，进行资源化再生或无害化处理处置，但执法力度远远不够。对产生的废电池，生产者、销售者、使用者和管理者之间应承担的责任不明确，缺乏针对废电池回收的具体措施指引和相应的奖罚机制，使得对废电池的处理，完全变成个人意愿，这也是废电池回收系统难以正常运作的重要原因。
4.2缺乏必要的宣传与教育
　　虽然近年来媒体和部分学者报导和指出了废电池的危害，使得公众对废电池的关注度有所增高，但对废电池的认识还是较为笼统和模糊，对废电池的分类，对不同类型废电池的最佳处理方法认识不够，对不同类型废电池可能造成的危害了解不足。据我们在南方某市的调研发现，公众在购买电池时一般只注重其品牌、价格和使用的安全性，而很少去关注其化学成份和毒性。宣传和教育的缺乏，使得公众环保意识较为薄弱，参加到废电池回收利用系统的积极性不高。
4.3缺乏有效统一完善的回收体系
　　部分城市有一定的废电池回收体系，但整体运作都不顺畅，往往回收到的都是混合废电池，没有对废电池进行必要的分类，由于不同类型废电池的回收方法不尽相同，因此，很难直接被企业进行回收利用。此外，由于缺乏法律法规的支持，以及公众意识的不够，回收到的电池量不大，很难维持工业化生产。
4.4回收利用企业缺乏政策支持，举步维艰
　　企业回收利用技术要求高、利润低，虽有相关政策的支持，但实际支持力度远远不够，往往收集到的电池都难以形成产业化规模。废电池收集成本过高，使得企业难以维持，全国各地许多废电池回收企业最终都无法维持。
5废旧锂离子电池处理出路探讨
5.1配套完善相关法律法规，明确责任
　　加强立法是废电池回收体系的根本，是废电池从产生，到收集、运输、处理全过程科学合理的保障，发达国家在废电池回收体系做得较好的，如德国、美国都有专门针对废旧电池的法律法规[4]，只有加强立法，才能明确生产者、销售者、使用者和管理者之间的责任，才能使公众都积极参与到废电池回收体系之中。
5.2加强宣传教育，提高居民环境保护意识和相关知识
　　针对不同类型的废电池可能造成的环境危害，普及公众相关知识，提高公众环境保护意识，倡导公众绿色消费，从消费端抑制毒性大危害大的电池生产。倡导公众在使用电池的时候，了解其分类、化学成份、毒性等，在注重使用安全的同时，对产生的废电池亦采用分类收集，为末端处理提供便利。
5.3建立完善的回收体系，从源头进行分类收集
　　国外较为完善的回收体系，有如“押金制度”等，即在电池销售时收取一定的押金，要求消费者在废弃电池时，将电池送至指定的回收点，取回押金。该制度在我国其他行业曾经施行，效果良好，可以较好地实行废物回收，建议回收体系形成网络化。据我们在南方某市的调研结果，回收点宜设置在超市、士多等销售地点，同时可根据电池的种类进行分类收集。废电池的收运可由政府有关部门或回收企业进行，宜采用专用的涂有标识的收运车。