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鋰電池的生產和回收對環境會造成哪些污染?

鉅大LARGE  |  點擊量:7255次  |  2018年07月14日  

摘要
其實,污染要看怎么看,這里可能強調的是其他電池的對比,然后主要是指鋰離子電池,因為鋰原電池現在生產的企業也比較少。鋰電池產線生產過程,以及過程中會不會引起(氣體、水和土壤)污染?就現階段鋰電池生產過程,鋰電池(Li-ion)是不會有(有毒重金屬)污染的。


其實,污染要看怎么看,這里可能強調的是其他電池的對比,然后主要是指鋰離子電池,因為鋰原電池現在生產的企業也比較少。鋰電池產線生產過程,以及過程中會不會引起(氣體、水和土壤)污染?就現階段鋰電池生產過程,鋰電池(Li-ion)是不會有(有毒重金屬)污染的。


一、從電池本身先說起

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鋰電池對環境的污染


當然,這個概念是相對的,和鉛酸,鎳鉻電池,它的污染是很小的,沒有重金屬污染。但是對于環境,還是肯定有害的(化學啥東西不毒?)。


電極材料和電解質及溶劑可能污染:

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需要再次說明的是,這些和傳統的電池相比,污染都是極低的。


二、再說的生產電池的工序中可能產生的污染:


極片制成過程:在這幾個環節過程中,以國內主流磷酸鐵鋰的體系,甚至是三元體系,不存在比較大的污染,當然三元體系可能和鈷酸鋰還是有一定的污染的,比如說鈷、錳、鎳都算是重金屬,但是相對來說還算是比較環保。其中,磷酸鐵鋰最為環保。


剩余部分,除了按上面所說材料的污染,注液中溶劑主要是環狀/鏈狀碳酸酯或者羧酸酯。溶質主要是鋰鹽六氟磷酸鋰,添加劑主要是成膜添加劑、阻燃添加劑、導電添加劑、改善低溫放電添加劑。整個過程污染也都還好,當然化學藥劑,不注意其控制,對環境肯定是有污染的。至于最后封裝和化成,那污染就更小了。


三、再談談回收部分


對于鈷酸鋰和三元體系,當然還是有回收必要的,畢竟里面含有重金屬。但是,磷酸鐵鋰,除了內部電解液等等基本無害,對比其他電池也不產生任何鉛、汞、鎘等有毒有害中金屬元素和物質,所以污染相對較小。


不過,廢舊鋰離子電池中的物質進入環境中還是可造成重金屬鎳、鈷污染(包括砷),氟污染,有機物污染,粉塵和酸堿污染。廢舊鋰離子電池的電解質及其轉化產物,如LiPF6,LiAsF6,LiCF3S03,HF,P201等,溶劑及其分解和水解產物,如DME,甲醇、甲酸等,都是有毒有害物質,還是需要將廢舊鋰電池送到有資質的地方進行統一處理,不要隨意丟棄。


四、看看某生產鋰電池車間員工所說的:


1、最開始的打漿車間,將正極材料放入打漿機攪拌,研發出的工藝,高速低速、什么階段打多長時間。打漿車間能是什么樣?今年開廠搞了衛生,半個月之后地板就黑的不成樣了,到了車間里邊味道就是從來沒有聞到的異味。但不是最難聞的,高票答案里的磷酸鐵鋰我們用的很少很少,除非接到訂單時客戶要求,畢竟貴嘛。大多數用錳,但很多時候是錳和鈷混著用,三元(包裝上都寫著鎳鈷錳)在年前投了好多,看訂單的電池尺寸,約摸著像是充電寶用。


來說說這些粉料?文科生,我也說出來為什么會有以下出現的那些感覺以及為什么會有各種味道。


PVDF,聞起來酸酸的,看起來跟面粉一樣,但是到手上之后就沒有面粉一樣那么滑溜溜的,一會兒就感覺手變得干澀。


正極粉料,在沒進打漿機之前我是沒聞出來啥味兒,放在烤箱里烤過之后也沒有太重的味道。


負極材料,就是各種石墨,那是沒味道的,不過太臟而已。鉛筆那筆芯,玩兒多了手上烏黑發亮的,就是那樣,用黑手粉洗一下挺干凈。我們負極材料供應商送貨的車,車廂滑溜溜的。。箱子一推就滑到車屁股那里。


NMP,應該是作為電池漿料的主要溶劑,我們廠廢液罐那里,好難聞,有一次回收廢液的管子破了,所以臨時換了個薄的那種橡膠管,沒幾天就又破了?,F在用的是硬又厚的那種,PVC管嗎?這種東西的污染應該是最大的。


導電粉,供應商叫碳黑,包裝袋都用的是牛皮紙,顆粒極細,這種黑是純黑純黑的,特別特別黑。只有黑的黑。袋子上有寫Corban?(估計拼錯了。。)


沒了。。


2、涂布車間就干凈很多了,因為打漿完了之后直接封裝入罐,只用一根管子給涂布機添料,這時候的漿料從粉塵變成了奶昔一樣的黑色,看起來要更純一些,顆粒幾乎沒有了。


3、涂布到滾壓之前的干燥車間,是一條線,從漿料一路順著傳送帶過去到了機位就干了,直接收卷。在這個地方。。大概10米?我艸,真是要了命了。氣味刺鼻,可又不是那種尖尖的刺鼻感,眼睛也會有些不太舒服。中間不停的走,出車間之后,舔一下嘴唇,嗯,是苦的(會不會變異成電池俠???)哦,對了,這里涂布的工人師傅,難免工作中會接觸漿料,然后。。下班打卡的時候,機器指紋識別就會很困難,摁了半天都沒反應,我之前在倉庫,因為要搬運一些粉料,卸貨什么的,也有打卡不靈的時候。后來這師傅上班就把那根指頭包起來了。。


3、接著走,然后是對輥、分條車間,這里就好多了,無論機器、還是地板,空調的送風口,當然是黑乎乎的。好在味道少了好多。


4、制片卷繞車間,不干凈,機器聲音大,異味大,可不知道為什么是一種略微香一些的味道(我不敢說這里好聞,但是對比前邊車間,這兒的確好聞)工作臺上都很臟,雖然已經是對輥壓過得極片,可還是輕輕一摸就會粘手上一些。


5、頂封車間,這里用的鋁塑膜,味道的話。。。就是一些高溫燃燒鋁塑膜產生的類似加溫塑料又不見明火時的味道。干凈,真的,比前幾道工序干凈多了。


6、接下來是抽真空什么的,需要時間來完成的,也都沒有員工值守,只是到點兒了檢查然后轉交下個工序。


7、這個車間?太刺激了??!我說的就是味道,還有這車間用的東西接觸到皮膚之后的感覺,都是刺激?。?!注液車間。氣味是刺鼻的那種味道,但不至于流鼻涕,有些。。。聞了讓人更清醒的感覺~員工操作都是隔開的,就電視上、電影里:一個箱子,人在外邊,胳膊進去的時候戴手套,手套是跟箱子連著的。我有次幫忙廠里回收報廢電池,傻逼逼的用手去扒拉,然后那只手手掌的指甲根部分,疼了好幾天,微微的破皮,腐蝕了唄。這個應該是很污染的。哦對了,此時車間已經很干凈,地板能看到本來顏色。


我說到哪兒了、接下來的工序就是在外形上做修整了,還有一些保持一個姿勢花費時間的工序,老化什么的。


9、關于廢液的處理,NMP廢液供應商會回收,以采購價的一半進行回收。涂布機上關鍵部位的清洗和打漿之后周轉罐的清洗。。。。下水道的老鼠會不會也教烏龜做電池?


以上這些,都是我在倉庫時候了解的,這也只是我們廠,并不代表所有生產電池的地方不是?二三百人的規模而已。你要是去比亞迪,那肯定就不一樣了。所以還望沒見過電池生產的朋友不要以我的回答概全。


討論鋰電池含有有毒物質較少,討論他的污染問題并不是很有意義。主要看生產企業的管控,生產化學農藥的管控的好,同樣很好,相反,生產鋰電池的企業不加管控,那也不能忽視。


從各個成分對人體毒性上看鋰電池的污染問題。其組成有以下幾種:


1.正負極集流體,一般,正極用鋁箔,負極用銅箔,還可能焊一些鎳帶做連接導電用。這些基本沒有毒性?,F在出現的一些廢舊鋰電池回收單位就是靠回收這些和鋼殼鋁殼掙錢。標簽:可回收利用,無污染。


2.負極一般是石墨,少數可能是鈦酸鋰或是硅基材料,當然錫基負極也有,但是太他媽的高端了,現在沒人用。石墨分為,天然石墨和人造石墨,天然石墨來源于石墨礦,然后再進行一些加工,這個天然石墨的開采,污染還是比較嚴重的,主要是對呼吸道的損壞,大家可以搜一下;人造石墨,是用石油焦或是瀝青等高分子物高溫石墨化制成,基本無污染。有一些鋰電池中石墨浮選的回收方法,但是不知道現在應用的怎么樣了,肯定可以回收。鈦酸鋰的生產流程不清楚。硅基負極基本無污染。按照用量最大的石墨進行評估。標簽:中度污染,回收情況不明。


3.正極:目前的正極有磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料、鈷酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰。磷酸鐵鋰,一般用作汽車電池或是儲能電池,無毒性。錳酸鋰,電動自行車電池,無毒性。三元材料:鎳鈷錳酸鋰,用途廣泛,電動自行車、電子產品、航模等,鈷元素有毒。鈷酸鋰,數碼類的產品,手機、pad等,中等毒性。鎳鈷鋁酸鋰:不明,猜測和鎳鈷錳酸鋰一樣。


4、電解液為有機溶劑和鋰鹽組成,有機溶劑一般有PC、EC、DEC、DMC、DME等,其中DMC為微度,其他是無毒。鋰鹽是六氟磷酸鋰(用的最多,也有其他鋰鹽),遇水則水解生成HF,有毒。


5、外殼有幾大類:鋁殼、鋼殼、塑料殼、鋁塑膜。其中鋁殼、鋼殼無毒。塑料殼和鋁塑膜則是白色污染。


6、隔膜,一般是聚烯烴類的微孔薄膜,PP、PE,白色污染。


7、粘結劑,目前一般有丁苯橡膠SBR、聚偏氟乙烯PVdF、還有一些丙烯酸類的粘結劑。這些就當做是白色污染吧。


另外鋰電加工過程中使用到的物質主要是NMP(微毒),用作是正負極的溶劑,在制造過程中蒸發掉,企業需要控制其排放量,并且回收。


我認為,目前鋰電存在的污染問題主要有三大類:


第一、生產過程中清洗正負極制漿的設備和涂布設備造成的污染,這兩個是包括正極負極材料、NMP、膠等物質,一些企業控制不好(惡意揣測不想控制)導致含毒廢水泄露。


第一點一、生產過程中清洗注電解液時的用品,可能導致含電解液的水流入下水道。


一般情況下,技術研發人員很可能將水直接排入下水道。


第二、NMP回收不徹底。


第三、市場上流通的鋰電池確實很少有回收的,一是鋰電本身污染小,大家重視程度不夠;二是、鋰電回收收益低。導致現在鋰電池不想鉛酸電池一樣有大規模的回收應用,而更像鎳氫等電池一樣,只有寥寥的一些“不要隨意丟棄電池”這樣的標語。


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