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電池是人類未來的關鍵，但它們帶來了環境和人力成本，必須減輕這些成本。

近日，Nature以題為“Lithium-ion batteries need to be greener and more ethical”發文，在此討論了鋰離子電池快速發展所帶來的社會和環境問題，并提出了如何解決這些問題的方案——再利用。

低碳未來取決于一項必不可少但也存在問題的技術-鋰離子電池。鋰離子電池已經廣泛用于筆記本電腦和智能手機，并將成為電動汽車和其他許多領域的跳動心臟。此外，它們還需要幫助世界電網供電，因為太陽能和風能等可再生能源仍然無法24小時提供能源。鋰離子電池市場預計將從2017年的300億美元增長到2025年的1000億美元。

但正如Nature Reviews Materials在最近的一系列文章中所探討的那樣，這種增長本身并不是沒有代價的。鋰離子電池技術對人類和地球都有不利的一面。提取原材料，主要是鋰和鈷，需要大量的能源和水。此外，這些工作發生在礦場，那里的工人，包括年僅7歲的兒童，經常面臨不安全的條件。

政策制定者、行業領導者和研究人員需要緩解這些問題。一項需要進一步研究的關鍵干預措施是加速電池再利用，而不是回收電池或將其丟棄在垃圾填埋場中。

世界上約有三分之一的鋰（電池的主要成分）來自阿根廷和智利的鹽灘，在那里，這種材料是在一個原本干旱的地區用大量的水來開采的。電池級鋰也可以通過將材料暴露在非常高的溫度下來生產，這是中國和澳大利亞使用的一種工藝，但它會消耗大量能源。還有一些方法可以更可持續地提取鋰：例如，在德國和英國，試點項目正在從花崗巖下面的熱鹵水中過濾鋰。

圖1. 鋰的新興與崛起

Co是電池電極的重要組成部分，但大約70%的這種元素僅存在于一個國家：剛果民主共和國。剛果民主共和國約90%的Co來自其工業礦山（每年90000噸）。但在一個人們平均年收入不到1200美元的國家，世界對Co的需求吸引了成千上萬的個人和小企業，他們被稱為手工礦工，在這里童工和不安全的工作方式盛行。

圖2. 大約 70% 的鈷是在剛果民主共和國開采的

化學家正在研究用Fe或Mn等更豐富的金屬代替Co的方法。但國際特赦組織等人權組織表示，這不應減損通過提供安全條件下的就業機會來清理剛果民主共和國現有的工業。

許多國家都意識到需要以負責任和更可持續的方式進行采礦。然而，有些人正在提倡可能對環境產生不利影響的政策，尤其是在電池回收方面。

例如，歐盟（European Union）要求企業在電池壽命結束時收集電池，要么重新利用電池，要么將電池拆解回收。歐盟目前的要求是收集45%的廢舊電池，但其中很少有鋰離子電池。這在一定程度上是因為這些電池通常內置在它們供電的設備中，很難拆卸，或者這些設備本身很值錢，這意味著它們很可能被出口轉售，并在未報告的情況下從歐盟消失。與此同時，歐盟正在考慮到2030年電池回收率達到70%的目標。此外，它還希望到2030年，歐盟生產的新電池中4%的鋰來自回收材料，到2035年將增加到10%。

圖3. 一個沒有電子垃圾的世界

這種要求可能會產生意想不到的后果。隨著電池性能的提高，電池的壽命也會延長。但是，如果歐盟要求提高回收率，企業可能會被迫提前停止服務，以實現數字回收目標，即使它們還有可用的使用壽命。

同樣，強制在鋰離子電池中加入更多可回收材料也可能產生不利后果。再生材料已經短缺。因此，為了滿足新的回收規則，歐洲的制造商可能會有悖常理地需要進口回收材料，特別是從中國進口，中國和韓國已經成為全球重要的電池回收中心。這將產生相當大的碳足跡。還存在電池生產停滯的風險，因為沒有足夠的可回收材料。

電池再利用是更多國家應該考慮的一種潛在解決方案——再利用的目標還不是歐盟提案的一部分。盡管電池最終會完全耗盡，但許多電池僅在特定用途（例如為汽車提供動力）變得低效時就不再使用，但對于較低強度的應用（例如可再生能源）仍有充足的壽命存儲。

如果沒有對電池再利用和再利用的激勵措施，焚燒電池或將它們送到海外進行回收將更加經濟。思維的轉變是必要的：科學家們應該在設計材料時考慮如何回收和再利用。

電池對于地球的低碳未來至關重要，確保它們清潔、安全和可持續發展符合每個人的利益。

Nature 595, 7 (2021). https://doi.org/10.1038/d41586-021-01735-z

原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/14/4b78047156/

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