【科学强国】孩子必知的环保黑科技：废电池放进碱水摇一摇会发生什么？

　　生活中大家都会用到电池，电视遥控器、汽车动力电池……等等。当这些电池使用到达一定程度需要“退役”时，大家都只能选择将其扔掉——这样的废旧电池如果不回收重新利用，其实毫无用处。

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　　不过，如今美国最新推出一款新的电池材料：只要把废旧电池在碱水里冲一下，风干后就摇身一变成为一块全新电池。

　　2月初，美国劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBL）在其官方网站宣布，实验室相关团队已开发出一种快速释放黏结剂（Quick-Release Binder）， 使用这种快速释放黏结剂的锂离子电池回收时，只需要拆开后放入常温碱性水，轻轻摇动就能将电极成分分离，之后将所需要的成分从水中滤出并风干即可。目前，相关团队正在和美国电池回收企业onto technologies合作，进行测试，很快将推向市场。

图源：劳伦斯伯克利国家实验室

　　黏结剂是大多数类型电池（包括锂离子电池和常用的碱性电池）中使用的胶状物质。电池都有两个电极——带正电的正极和带负电的负极。电极由产生电流的导电化学物质制成，黏结剂将这些活性化学成分结合在一起，固定在适当的位置，以实现一致和持久的性能。

　　现在市场上的电池，尤其是新能源汽车的动力电池，随着使用时间的增长，功能逐渐降低，最终成为退役电池。而这些电池最好的处理方法便是将其回收再利用。锂离子电池通过拆解后，回收到有价值的锂、铁、磷等金属和材料，不仅可以减少新原材料开采来保护环境，还有极大的经济价值，开采成本、制造成本、人工成本、产线布置成本等都将极大减少。

　　随着新能源汽车动力电池的退役，动力电池回收市场也处于扩张状态。根据相关研究机构预测，2025年我国退役动力电池累计将达137.4MWh。然而电池回收企业均需面对的问题则是：电池回收会产生有毒副产品并排放有害污染物。以目前流行的锂离子电池回收技术的火法为例，需要将电池切碎和研磨，燃烧后进行金属及元素分离。回收过程不仅能耗高，成本高昂，而且会释放出必须谨慎处理的有害污染物。

　　美国劳伦斯伯克利国家实验室开发的新材料完全不用考虑这方面的问题，因为它不需要拆解，用原来的旧电池在碱水中冲一下，风干后就可以再次使用。

　　劳伦斯伯克利国家实验室工作人员发明的快速释放黏结剂由两种市售聚合物材料聚丙烯酸 (PAA) 和聚乙烯亚胺 (PEI) 制成，它们通过PEI中带正电的氮原子和PAA中带负电的氧原子之间的化学键连接在一起。当将固体黏结材料被置于含有氢氧化钠 (Na + OH – ) 的碱性水中时，钠离子会进入连接位点，从而将两种聚合物材料分开。分离的聚合物溶解到液体中，释放出嵌入其中的任何电极成分。

　　该团队的快速释放黏结剂可用于制造电池正极和负极，价格约为目前两种最常用的电池商业黏结剂的十分之一。

　　值得一提的是，劳伦斯伯克利国家实验室开发的新材料电池还适用于市面上各种类型的电池，常见的纽扣电池、手机电池，以及电网中的储能电池全都适用。

　　伯克利实验室能源技术领域的高级科学家、伯克利实验室储能中心成员、项目负责人刘杲说：“如果我们不停止燃烧电池、不停止把它们扔进垃圾桶，我们将在未来十年耗尽资源。钴和镍都不够用，我们必须回收，否则跟不上市场对电池的需求。”

　　（科学强国综合整理自澎湃新闻、央视网、新浪财经）

　　作者：杰西

　　编辑：赵狄娜

　　审核：龚紫陌