锂离子电池的开发背后的环境问题
锂离子电池在为当今世界提供动力方面发挥了不可或缺的作用-但对环境的影响仍存在质疑。
现年97岁的JohnBGoodenough成为有史以来年纪最大的诺贝尔奖获得者,他与研究人员MStanleyWhittingham和AkiraYoshino共同获得了万瑞典克朗(合,美元)的奖金。
诺贝尔委员会说:“锂离子电池在全球范围内用于为便携式电子设备提供动力,这些便携式电子设备用于我们交流,工作,学习,听音乐和寻找知识。”
尽管获得了好评,但锂离子电池还是受到了批评。
锂离子电池与其他电池有何不同?
电池是在21世纪生活中不可或缺的一部分,以一个方便、便携的提供电力。
但是,包括铅酸和镍镉在内的许多电池的主要缺陷是,它们往往会相对较快地耗尽电量,最终被扔掉。
根据美国环境保护署(EPA)的数据,仅美国每年就丢弃超过30亿个电池。
这意味着,受到影响的不仅是普通人的腰包,还包括环境。
此时,可充电电池(如使用活性碱金属锂的诺贝尔奖获得者)努力解决了该问题。
正是在年代的全球石油危机期间,锂离子电池才奠定了基础,当时出生于诺丁汉的MStanleyWhittingham致力于开发不依赖化石燃料的能源技术。
构造完阴极(锂电池的正极端子)后,Whittingham然后用金属锂制成阳极(电池的负极端子)。
最终的设备能够释放超过2伏的电压,但考虑到金属锂使其具有爆炸性,JohnBGoodenough于年决定使用氧化钴将电池的电势提升至4伏。
以阴极为基础,吉野彰(AkiraYoshino)于年制造了首个商业上可行的锂离子电池,导致索尼在年发布了该产品的第一版。
化学教授奥洛夫·拉姆斯特伦(OlofRamstrm)最近表示,锂离子电池“推动了移动世界的发展”。
如今,如果没有锂离子电池的供电,从智能手机,iPad和笔记本电脑到电动汽车的所有产品将无法实现。
但是,随着世界走向更绿色的未来,关于电池是否应继续扮演重要角色,已经面临着很多问题。
锂离子电池对环境的影响问题
电网规模存储和价格
锂离子电池的价格可能会成为电网规模存储中电池电量使用的绊脚石围绕锂离子电池是否可用于大型电网规模的存储,以试图清理电网并替代化石燃料工厂,存在着巨大的问号。
尽管这可能是最好的经济解决方案,但围绕电网规模存储的锂离子电池,未来的主要问题是所涉及的成本。
《能源与环境科学》杂志于年初进行的一项研究发现,为了满足美国80%的风能和太阳能电力需求,将需要一个全国性的高速传输系统来平衡数百英里内的可再生能源或整个系统12小时的电量存储。
以目前的价格计算,这种规模的电池存储系统的成本将超过2.5亿美元。
麻省理工学院(MIT)和芝加哥大学的阿贡国家实验室(ARA)于年发表的一份有关储能在电力行业脱碳中的价值的报告发现,使用电池进行电网规模储藏存在潜在的问题。
该研究发现,当向电网添加大量电池时,收益将急剧下降。
结论是,将电池存储与可再生能源工厂相结合是大型,灵活的煤炭或天然气联合循环电厂的“弱替代品”–可以随时利用,连续运行并改变输出水平以满足不断变化的需求。
污染河流并杀死野生动物
四川甘孜州荣达锂矿周边地区报导了严重的问题。
在发现附近有荔枝河的鱼被矿山中有毒化学物质泄漏致死,近年来,该地区的采矿活动急剧增加,仅在七年内就导致了两次类似事件。饮用污水后,鱼类和其他牲畜被发现死亡。
南美洲的环境问题
阿塔卡马采矿消耗65%的水,造成破坏智利是仅次于澳大利亚的全球第二大锂生产国,也正感受到采矿的影响。为了开始运营,矿工在盐层中钻孔,以将咸的、富含矿物质的盐水泵送到地表。然后将孔保留长达18个月的时间,以便液体可以蒸发,然后再返回以收集碳酸锂,然后可以将其转变为金属锂。破坏了当地的栖息地,污染了附近的草原和河流。
但是,智利的主要问题之一是锂矿开采所消耗的水。每生产一吨锂,将使用万升水。在阿塔卡马(SalardeAtacama),采矿活动消耗了该地区65%的水,给当地农民造成了严重破坏。
在南美其他地方,萨拉尔·德·洪比尔·穆尔托天然盐田的阿根廷人对该地区的锂开采表示担忧,理由是对溪流的污染和农作物的灌溉。有报道说,锂作业也正在破坏该地区农民用来放牧牲畜的土壤。
欧洲地球之友慈善组织关于锂的报告说:“锂的提取具有重大的环境和社会影响,特别是由于水污染和枯竭。此外,处理锂还需要有毒化学物质。通过淋滤、溢出或空气排放释放此类化学物质可能损害社区,生态系统和粮食生产。锂的提取不可避免地会损害土壤,还会造成空气污染。”
回收问题
吉野彰(AkiraYoshino)在获得诺贝尔奖之后,承认电动汽车未来的关键是弄清楚如何完全回收电池。
日本化学家还透露,回收电池是确保获取足够的原材料以推动电动汽车需求激增的关键。
吉野在接受彭博社采访时说:“关键是电动汽车电池是否可以回收。如果在日本收集并处理所有废旧电池,那么应收回成本。。”
作为英国政府耗资2.46亿英镑(3.12亿美元)的法拉第电池研究的一部分,伯明翰大学正在尝试寻找回收锂离子的新方法。
澳大利亚的研究发现,该国3,吨锂离子废物中只有2%被回收利用。
这也可能导致电池中的液体泄漏到填埋场并释放到环境中。
法拉第机构锂回收项目的GavinHarper博士对《连线》杂志说:“可以理解的是,制造商对于电池中的实际成分是保密的,因此很难对其进行适当的回收。”
从设备和电动车辆回收回收的锂电池的最常见程序是将电池切碎,这会形成金属混合物,然后可以使用燃烧技术将其分离。但是使用这种方法浪费了很多锂。
锂离子电池的道德问题
刚果民主共和国开采钴
刚果钴开采危险工作条件对于电池的制造至关重要,浅银金属钴引起了全世界的