如果我们使电池更便宜更容易回收就可以避免废物浪费危机

随着人们对气候变化影响的关注日益增加，许多专家呼吁呼吁更多地使用电力替代化石燃料。在电池技术进步的推动下，美国道路上的插电式混合动力和电动汽车数量正在增加。在大型电池存储系统的支持下，公用事业部门正在利用可再生燃料发电，所占份额越来越大。

这些趋势，再加上电池供电的电话，手表，笔记本电脑，可穿戴设备和其他消费技术的不断增长，使我们感到奇怪：所有这些电池一旦耗尽，将会发生什么?

尽管人们对廉价，功能强大和能量密集型电池充满了热情，但制造商却很少关注使这些基本设备更具可持续性。在美国，实际上只有约5%的锂离子电池(电动汽车和许多高科技产品选择的技术)被回收。随着电动汽车和科技产品的销售持续增长，目前尚不清楚谁应该处理有害的电池废液或如何处理。

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作为致力于设计高级材料(包括电池)的工程师，我们认为现在考虑这些问题很重要。为电池制造商创造途径，以建立符合消费者和环境标准的可持续生产到回收的制造流程，可以减少未来十年电池浪费危机的可能性。

危险内容

与金属，塑料和纸制品相比，电池构成了更复杂的回收和处置挑战，因为电池包含许多有毒且难以分离的化学成分。

某些类型的广泛使用的电池-尤其是汽油动力汽车中的铅酸电池-具有相对简单的化学结构和设计，可直接回收利用。可以将手电筒和烟雾报警器等动力设备常用的不可充电碱性或水基电池直接放置在垃圾填埋场中。

但是，当今的锂离子电池非常先进，并且并非为回收利用而设计的。它们包含有害的化学物质，例如有毒的锂盐和过渡金属，会破坏环境并浸入水源。废旧锂电池还包含嵌入的电化学能，即不再能为设备供电后留下的少量电荷，这可能会引起火灾或爆炸，或伤害使用它们的人员。

而且，制造商几乎没有经济动力来修改现有协议以纳入可回收利用的设计。如今，回收锂离子电池的成本超过其内部可回收材料的价值。

结果，处理电池废料的责任常常落在第三方回收商那里，这些公司从收集和处理可回收资源中获利。通常，与处理和回收电池相比，存储电池便宜。

诸如火法冶金或燃烧，湿法冶金或酸浸等可破坏电池的回收技术正变得越来越有效和经济。但是缺乏适当的电池回收基础设施会在整个供应链中造成障碍。

例如，将用过的电池长距离运输到回收中心通常是用卡车完成的。锂电池必须根据美国运输部的9类危险材料规定进行包装和运输。使用由阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)开发的模型，我们估计此要求将运输成本增加到常规货物的50倍以上。

更安全更简单

虽然要在现有的常规锂离子电池制造中提高可回收性将是一个挑战，但至关重要的是开发固态电池的可持续实践，这是有望在本十年内进入市场的下一代技术。

固态电池用不可燃的无机固体电解质代替锂离子电池中的可燃有机液体电解质。这使电池可以在更宽的温度范围内运行，并大大降低了着火或爆炸的风险。我们的纳米工程师团队致力于将可回收性的便利性纳入这些电池进入市场之前的下一代固态电池开发。

从概念上讲，可回收利用的电池必须安全搬运和运输，易于拆卸，制造具有成本效益并且对环境的危害最小。在分析了选项之后，我们在满足这些要求的下一代全固态电池中选择了特定的化学组合。

我们的设计策略减少了拆卸电池所需的步骤，并避免使用燃烧或有害化学物质(例如酸或有毒的有机溶剂)。相反，它仅使用安全，低成本的材料，例如酒精和水基回收技术。这种方法是可扩展的并且对环境友好。它极大地简化了传统的电池回收过程，并使其可以安全拆卸和处理材料。