由于社会生态问题报告眼睛替代电池技术

英格兰西部大学已经为欧盟委员会制作了一份关于电池可持续性的报告，该报告发现目前普遍存在的电池系统包括引发严重环境和社会问题的原材料。

该报告审查了资源可用性，毒性，安全性，生产以及回收和处置影响。该调查结果已经在欧盟建立集团电池制造业的雄心壮志的背景下发布。为了追求技术的全球领导地位，欧盟希望研究具有更好生态特性的替代电池架构。

作者说，解决电极组成是实现增强生态政治目标的首要问题。关于资源可用性问题，研究人员得出结论，虽然短缺将成为未来的一个问题-对于某些材料-这在近期或中期都不会成为问题。

未来十年锂离子电池的需求“适度但可预见”增长，例如全球汽车车队电动汽车占10%的份额，仍然可以看到锂，锰，镍和天然石墨的大量供应，报告发现。

当前的问题

报告还指出，即使是钴，天然石墨，铟和其他元素，100%的全球车队也将拥有丰富的电气化资源。然而，供应可能会受到地缘政治风险的影响，因为绝大多数所需材料都是在极少数已经在地缘政治紧张局势中挣扎的国家开采的。

电解质材料也是引起关注的原因。据研究人员介绍，锂离子电池的化学分解导致形成剧毒的氟化氢。通常使用的电解质材料也是易燃的，例如，在隧道中的汽车碰撞的情况下，这可能成为严重的安全问题。

诸如铅酸电池之类的替代结构在原材料采矿方面具有优势。流通中的大部分铅都是循环使用的，并且可以继续使用。这消除了在紧张的地缘政治区域中对环境和社会经济不可持续的采矿的需要。另一方面，铅也具有高度毒性，并被列入欧洲化学品管理局的高度关注物质候选清单。此外，铅酸电池中使用的电解液-硫酸-引起人们对人类健康的高度关注。

关于能量密度，该报告称锂离子电池每千克瓦特小时(Wh/kg)的最高比例为100-200。其次是钠硫(120-150Wh/kg)，钠镍氯(95-120Wh/kg)，铅酸(25-50Wh/kg)和氧化还原液流(10-50Wh/kg))。

亚军

为了避免毒性影响，作者提出了可以被利用的替代组合物清单。他们认为锂硫是下一代电动汽车最有希望的候选者之一。这种系统可以避免镍和钴。研究人员称，阴极材料含硫，价格便宜且含量丰富，而且这类电池的毒性会降低22%，但目前它们的体积能量密度也很差-这意味着它们很轻但很大。

锂空气使用氧气作为电极材料，并将能量密度提高了十倍。然而，该报告指出，在实践中，该技术需要做出巨大努力以避免环境空气中的纯氧降解。这可以通过空气分离装置和氧气罐来完成，但是这些措施会显着降低电池的能量密度。作者承认这两种技术的能耗也更高，因此温室气体排放量更高。

最后，研究人员声称他们“毫无疑问”将钠离子电池视为最有吸引力的候选者，以规避锂离子系统的不利影响。他们说，钠是非常丰富的，与地缘政治问题无关。电池的能量密度低于锂离子电池，但研究人员相信重大进展是可行的。在这方面，他们还引用了欧洲战略能源技术电池计划，该计划也强调了钠离子的潜力。

专为重用而设计

该报告还考虑了电池寿命终止处理的问题。到2020年，预计将使用大约250亿个锂离子电池。在欧盟和其他市场，由于其毒性，禁止埋葬或焚烧它们。该报告的作者称，目前回收它们的努力是为了回收镍，钴和铜。由于经济原因，即使技术上可行，其他材料也不能充分回收。例如，锂通常以用作建筑材料的炉渣结束。此外，有人担心降低电池中钴的使用会使锂回收变得不经济。结果可能是锂没有被回收，抵消了避免或使用更少钴的好处。

第二次使用寿命也起着独特的作用，因为EV电池保留了其初始容量的75-80%。这足以继续用于固定储能。尽管研究人员承认仍有待了解第二次生命中电池性能及其寿命的事情，试点项目正在进行中，并将很快推出结果。目前的工艺是扭转阴极和锂的化学分解。

处于报废处理的最前沿是回收和再利用的设计。铅酸汽车电池的流线型和简单结构一直是这种电池高度回收的重要因素。采用这样的设计将使锂离子电池的回收更容易，并且成本更具竞争力。除了统一的结构外，还应该有“拆卸设计”方面，以尽可能有效地分离材料。

引用科学家Heelan等人的报告补充说：“目前，我们正在寻求恢复和回收作为事后的想法。从第一天开始，应该考虑闭环思维和拆卸制造。“