Credit:CC0 Public Domain随着电动汽车在全球范围内的生产加速，一个固有的后果将是，与传统的铅酸汽车电池不同，退役的锂离子电池的数量会相互增加，而且很难处理。康奈尔大学领导的一项新研究确定了可持续管理流入的几个关键，重点是电池化学、第二生命应用和回收。
“如何处理所有这些退役的电动汽车电池将是一个巨大的问题，”罗克珊·e·扎克(Roxanne E. and Michael J. Zak)能源系统工程教授冯奇·尤(Fengqi You)说，他使用先进的建模来研究电池的制造、使用和回收过程中的环境和经济权衡。
生命周期分析考虑了电池材料和技术的多种选择，详细内容见11月5日在科学进展发表的研究报告。
从电池生命周期的一开始，当其原材料从地球上开采出来时，经济因素就决定了电池的制造方式。
“锂离子电池今天的设计是为了性能，而不是为了回收或第二次使用，”尤说，并指出电动汽车电池通常可以使用5到12年，然后才会失去为车辆提供动力所需的能量。“目前关于改善电池设计以回收或再利用的环境层面的讨论很少。”
一个发现是，电池的化学性质会影响其对环境的整体影响。例如，钴是一种常见的电池材料，开采时会消耗大量能源并对环境造成破坏。用镍代替钴可以缓解这些担忧，但大多数生命周期方案都显示存在权衡。
该研究的合著者、约瑟夫·西尔伯特工程学院院长林登·阿彻(Lynden Archer)表示:“电池阴极中钴的存在，即使含量相对较少，也会导致其他组件的氧化环境大大降低，从而延长电池的寿命，并增加第二次使用和材料回收的选择。
但是，阿彻说，钴的费用——以及与剥削童工的联系——已经导致这种材料“通常被认为是‘电气化’未来所需的低成本电池中不受欢迎的。”
分析还发现，如果电动汽车电池可以在回收前重复使用，其总碳足迹可以减少17%。电池再利用的一个选择是储存风能和太阳能的发电站。这种能量存储的需求正在增长，并且可以利用能量容量降低的再充电电池。随着可再生能源在电网中所占份额的增加，可重复使用的电池的碳足迹减少了约四分之一。
今天的大多数回收设施都很难分解坚固的汽车电池并回收其中的原材料。该研究的合著者、博士生陶表示，政策制定者应该考虑激励回收技术的方法，以优化电池的可持续性。
“在这项研究中，我们考虑了常用的石墨作为阳极活性材料，这种材料很难回收，燃烧时会释放二氧化碳，”陶说。“如果政策制定者能够推广石墨分离或新兴的回收方法，将会减少对环境的影响。”
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