综述:关于废弃锂基电池的综述:污染挑战、健康风险以及回收利用方法对实现循环经济的重要性

《Resources, Conservation and Recycling》:Review on spent lithium-based batteries: Pollution challenge, health risks and approaches for recovery contribute to the circular economy

【字体: 时间:2026年03月09日 来源:Resources, Conservation and Recycling 11.8

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  锂基电池回收技术研究与环境影响评估,探讨电池资源回收、环境风险控制及循环经济模式,提出高效回收技术及多主体协同政策,支撑可持续发展目标。

  
作者列表: Van-Giang Le The Anh Luu M.Ky Nguyen Gia-Cuong Nguyen Ai-Quynh Nguyen Nguyen Tri Quang Hung Phuong Hoang Nguyen Minh-Thuan Pham S. Woong Chang D. Duc Nguyen
越南国立大学自然资源与环境研究中心,河内100000,越南

摘要

基于锂的电池是将化学能转化为电能的关键设备,在现代社会中发挥着核心作用,为各种日常应用提供动力。然而,废弃电池数量的迅速增加带来了严重的环境和健康风险,因为这些废旧电池被归类为危险废物。电池中的有毒物质对生态系统和人类健康构成威胁,因此高效回收成为当务之急。提高基于锂的电池的回收效率对于降低经济、健康和环境成本至关重要。此外,废旧锂离子电池(LIBs)正逐渐被视为未来电池材料的宝贵二次资源。随着电动汽车和储能行业的快速发展,对电池回收的需求,尤其是基于锂的电池回收的需求变得越来越紧迫。本文综述了开发可持续、高效且环保的废旧锂基电池回收技术所面临的挑战和新兴机遇,以支持向循环经济的转型。环保的回收工艺可以从废旧LIBs中回收高达95%的锂和钴。可持续的电池回收与可持续发展目标7(负担得起的清洁能源)、可持续发展目标13(气候行动)以及全球碳中和目标高度契合,强调了政府、行业和公众之间协调政策的重要性。

引言

随着新型能源汽车行业的快速发展,基于锂的电池因其优异的性能而受到广泛关注。自20世纪70年代发现锂离子电池(LIBs)以来,尤其是在2019年获得诺贝尔奖之后,这些电池得到了指数级的发展(Armand等人,2020年;Baum等人,2022年)。锂离子电池是一种可充电的储能设备,能够高效地储存和释放能量。磷酸铁锂电池也因其安全性、高能量密度、长循环寿命和环保特性而被广泛应用于电动汽车中(Xu等人,2012年)。然而,全球新能源汽车和储能行业的迅速扩张最近给废旧电池的处置和管理带来了重大挑战(Tao等人,2023年)。 废旧电池中含有具有高经济价值的多种金属,如锂、镍、钴和锰,使其成为回收这些宝贵金属的潜在来源(Asadi Dalini等人,2021年)。然而,如果没有适当的回收处理,这些电池可能会造成环境污染并对人类健康构成风险(Fan等人,2020年;Siqi等人,2019年)。Schmidt等人(2016年)指出,涉及回收和升级正极材料(尤其是基于钴和镍的材料)的上游工艺对生态的影响最大。Zhao和You(2019年)的研究表明,电池制造是生命周期污染物排放的主要来源。因此,解决与这些电池相关的资源需求和潜在生态威胁变得越来越重要。国际能源署的报告估计,2019年电动汽车产生了5×10^5吨的LIB废物(Baum等人,2022年),预计到2040年这一数字将上升到8×10^6吨。例如,磷酸铁锂电池含有铜和铁等重金属以及有机溶剂(Zhao等人,2025年)。如果管理不当,这些污染物可能会对土壤生态系统造成严重破坏。因此,开发高效且环保的废旧锂基电池回收解决方案至关重要,这有助于促进锂资源的循环利用并提升回收效率。 为了缓解这些挑战的后果,重新利用和回收废旧电池已成为当前研究的核心焦点(Tao等人,2023年;Xiao等人,2023年)。例如,已经探索了通过酸浸法进行金属回收的技术,并已在工业和商业规模上实施。此外,回收方法对于推进循环经济和支持联合国可持续发展目标(SDGs)的成功至关重要。多项先前的研究表明,回收和再制造LIBs可以促进循环经济并带来生态效益(Jiang等人,2022年)。生命周期评估(LCA)过程为了解LIB回收的生态影响提供了宝贵的见解,使利益相关者能够做出可持续和明智的决策(Arshad等人,2020年)。当前的回收技术必须进行调整,以支持实现可持续发展目标(Wu等人,2022年)。这一进展对于金属资源回收和环境保护都至关重要。因此,从电动汽车和储能领域回收基于锂的电池是应对未来原材料供应威胁的关键策略。
本研究全面回顾了废旧电池带来的生态影响和危害。本文探讨了关于废旧锂基电池环境效应的关键认知差距和关键问题,旨在改进其管理方式,并通过高效和环保的回收方法指导安全处置和处理策略的发展。最后,我们还指出了需要解决的关键信息缺口,以建立有效的处置实践和管理系统,从而为建立循环经济做出贡献。

污染挑战与健康风险

基于锂的电池(如LIBs)已在多个领域得到广泛应用,包括电动汽车、储能和消费电子产品(Wang等人,2025年)。这些电池在推动能源革命中发挥了重要作用。由于其出色的性能,它们现在被认为是基本的储能解决方案,具有长循环寿命、高能量密度、无记忆效应以及其他显著特性。然而,

回收与可持续性挑战对循环经济的贡献

基于锂的电池还含有有害和有机物质,忽视这些物质会对公共健康和环境造成不可逆转的损害(Asadi Dalini等人,2021年)。因此,回收废旧LIBs的关键在于将其中有价值的金属作为二次资源提取,并遵守环境标准。迄今为止,已经实施了多项举措来提高储能电池和可充电电池的可持续性,特别是基于

未来方向

除了探讨有助于循环经济的回收方法外,本研究还探讨了几个未来发展方向(图6)。电池的循环利用是指以减少浪费、最大化资源效率并提升可持续性的方式设计和管理电池材料。这种方法符合循环经济的原则,即通过回收、再利用和再制造尽可能长时间地使用材料。

结论

基于锂的电池是广泛应用于各种产品中的可充电电源,包括储能设备、电动汽车、电池驱动的工具、笔记本电脑和智能手机。因此,废旧锂基电池产生的废物量显著增加。不当处置废旧锂基电池会导致环境污染,并因金属和化学电解质的泄漏而带来潜在的健康风险。

作者贡献声明

Van-Giang Le:撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据整理、概念构思。 The Anh Luu:验证、资源获取、资金筹措、数据整理。 M.Ky Nguyen:撰写——审稿与编辑、可视化、方法论、数据分析、数据整理、概念构思。 Gia-Cuong Nguyen:软件开发、资源获取、方法论、调查。 Ai-Quynh Nguyen:软件开发、资源获取、数据分析。 Nguyen Tri Quang Hung:撰写——审稿与编辑、

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

无。
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