摘要：随着当今经济的发展、科技的进步，电子产业在大量兴起，人们对电池的需求量越来越大，由于电池在手机、电脑、汽车等方面都有着广泛的应用，因而各类新型电池在不断被开发，在开发的新型电池中，锂电池因其具有不含有重金属镉、汞、铅，且与镍镉、锌汞等电池相比，对环境的污染减少了的特点，已经成为当今使用量最大的电池；而大量的使用导致了锂电池对环境严重的污染，其中最严重的污染之一就是对土壤的污染。由于我国人口众多，对电池的消耗量大，但因为大部分废旧电池体积小，它不像空气、水污染那样可以让人们感觉到，所以没有得到国家太大的重视；而现今我国对废旧电池的处理很有限，几乎都是以固体废弃物的方式与其生活他垃圾一起填埋进土壤里，久而久之，经过一系转化使电池腐烂，重金属溶出因而导致其对土壤严重的污染。 关键字：锂电池 土壤污染 废旧电池处理 消耗量
主要内容
（一）锂电池的定义及内容
（1）定义：
锂电池是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。
（2）分类：
锂电池大致可分为锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的，且内含金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。其他锂电池还有锂--硫化亚铁电池、锂--二氧化硫电池等。
（3）锂电池原理：
锂金属电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。 锂电池使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2，该反应为氧化还原反应，放电。 正极上发生的反应为 ： LiCoO2=充电=Li2-xCoO2+Xli++Xe(电子) 负极上发生的反应为 ：6C+XLi++Xe====LixC6 电池总反应：LiCoO2+6C=Li1-xCoO2+LixC6
锂离子电池 锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构
成的二次电池。正极材料：可选的正极材料很多，目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。 充电时：LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放电时：Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4 ；负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 充电时：xLi+ + xe- + 6C → LixC6放电时：LixC6 → xLi+ + xe- + 6C
锂离子电池工作机理：当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出， 又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。为了防止电池的正负极直接碰触 而短路，电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸，来防止短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时， 自动关闭细孔，让锂离子无法穿越；隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜，尤其是PP/PE/PP三层隔膜不仅熔点较低，而且具有较高的抗穿刺强度，起到了热保险作用。
锂电池负极材料大体分为以下几种：第一种是碳负极材料：目前已经实际用于锂离子电池的
负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等；第二种是锡基负极材料：锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物；第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料； 第四种是合金类负极材料：包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金 ；第五种是纳米级负极材料：纳米碳管、纳米合金材料；第六种纳米材料是纳米氧化物材料
锂离子的电解质采用LiPF6的乙烯碳酸脂、丙烯碳酸脂和低粘度二乙基碳酸脂等烷基碳酸脂搭配的混合溶剂体系；外壳采用钢或铝材料。
（二）锂电池对土壤污染的原因
锂电池的体积一般较小，但由于在当今的各个电子行业大量使用后对他们进行填埋已对土壤造成严重的污染。锂电池可分为两种类型：一次电池（即锂原电池，只能使用一次）和二次电池（即锂离子电池，可充电、多次重复使用）。
一次电池锂原电池主要用于小型装置。一次电池由不可逆的电化学电极构成的，不能再进行
充电，当电能耗尽时必须更换新的电池。因此人们不断购买并使用一次性电池产品，不断丢弃使用过的一次电池，从而使电池在堆积，在城市里的锂电池最后与其他生活垃圾经填埋进土壤，在农村则随便丢弃，但结果都是致使土壤受到污染。
二次电池锂离子电池的使用范围非常广泛，当今使用的锂离子电池已慢慢站主导地位，从普通使用的便携式手机到大负荷水准测量电气装置都使用二次电池。使用可逆的电化学电极可使得二次电池进行再次充电。虽然锂离子电池是可重复使用的二次电池，但他还是有使用寿命的，一旦他的使用寿命达到终点以现在中国的处理大部分也是以填埋为主，进而再次对土壤造成污染。
由于锂电池内无重金属，因此当他埋入土壤后不会有重金属溶出，但埋入土壤后他很难被土壤内的微生物分解，长时间后他与土壤里面的一些矿物质发生反应转化成有害物质，进而影响到土壤内的有机质成分。而有机质是由植物的根部、小动物、植物与动物残留物、腐殖质与微生物等組成，土壤中的有机质已被公认为在维持及增进土地地力上扮演重要的角。例如有机质有较深的颜，较易吸热提高地温，有助于春耕种作物；有机质极大的保水力，可防止土壤过于干燥；有机质的聚结作用，能促使土壤形成团粒构造；有机质的钳合作用，能
增加微量元素对植物的有效性；此外有机质能够增加土壤正离子交换能力、缓和土壤酸碱度的变化、改善农用化学物质的毒性等等。若有机质被破坏，则他将会失去这些功能，土壤也就受到污染。
除此之外，由于锂金属的化学特性非常活泼，如果锂电池的加工、保存、使用时不注意，则会对环境造成污染。而在锂电池被埋入土壤后，其中的锂金属会土壤内的矿物质或者其他的成分发生反应，使土壤的结构受到破坏；而土壤矿物质直接影响土壤的物理、化学性质，是作物养分的重要来源，当它发生转化后，土壤的肥效会减少；当锂电池在土壤中长时间堆积后，因锂电池里的电解质呈酸或碱性，酸或碱都会影响到土壤中的微小植物，如细菌、微菌、放射线菌和藻类；还有微小动物，像线虫、原生动物等，這些生物在有机质的分解并从中释放出植物可利用的元素方面贡献相当大，若这些微生物受到影响，则植物就很难吸收到从有机质里分解的元素。
因为矿物质、有机质和微生物在土壤里面有互相联系，互相制约，为作物提供必需的生活条件是作用，是土壤肥力的物质基础，它们构成了一个矛盾的统一体，若其中之一受到影响，土壤的结构都将受到破坏。
（三）对废旧锂电池的处理
因废旧锂电池中含金属，而金属是地球上不可再生的宝贵资源。对于废旧锂电池的最佳处理办法是再生利用，提取其中的有用成分，不仅能将废旧锂电池对环境的污染降到最低，而且可以将废物变为资源，重新利用，这符合当今可此续发展的战略主题。
目前比较好的是湿法处理，由于除铅蓄电池外，各类电池均溶解于硫酸。因此可先把废旧锂电池集中回收后，将其溶解于硫酸，然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属物，用这种方式可把电池中包含的各种有用物质的95%都能提取出来。
（四）前景展望
随着意识上的的进步，人们对废旧锂电池的污染会有更进一步的认识；随着科技的进步，处理废旧锂电池的技术手段也会有很大的发展。
可以预见，在不久的将来，所谓的废旧锂电池对环境的污染已不是问题。人们可以从中提取有用的材料，进行回收利用。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议