环境科学专业论文8000字——废旧电池的危害及回收再利用
废旧电池的危害及回收利用
摘要：近年来随着移动通信行业的快速发展，废旧手机电池的回收利用和环境污染问题越来越受到社会各界和公众的关注。本文研究了电池的诞生以及我国电池的发展，阐述了锂电池的诞生和发展，深入阐述了锂电池的优势和应用。手机电池对人体和环境的危害引起了对回收废旧电池的重视。随着国民经济的快速发展，人们对美好生活的追求越来越高，使得移动通信行业自21世纪以来呈现出快速增长的趋势。废旧手机及电池的回收利用和环境污染问题越来越受到社会各界和公众的关注。
关键词：手机电池、锂离子电池、回收
和废物
：
导师：
，手机的出现和使用已引起社会各界的广泛关注。本文从手机在我国的诞生、使用情况和手机对人体的危害以及手机的废弃物处理等方面进行了探讨。随着手机的快速发展和手机的普及，手机在近几年呈现快速发展的趋势。手机的使用、使用已引起社会各界的广泛关注。
：手机，离子，
目录
第 1 章 简介
第二章 电池的发展
2.1电池行业发展历史及我国电池行业发展简史
2.2 锂电池的诞生过程
2.3 锂电池的应用及优势
第三章 手机电池种类及其对人体和环境的危害
3.1 手机电池种类
3.2 废旧电池对环境和人体健康的危害
第四章 我国废旧手机电池回收再利用情况
4.1 手机电池生产及处置现状
4.2 废旧手机电池回收利用现状
4.3国内手机电池回收再利用特点
第五章 国内废旧手机电池回收渠道
5.1 干燥处理
5.2 湿法处理
5.3 锂离子电池回收方法
第六章 加速废旧手机电池回收利用的对策与政策选择
6.1积极推动建立废旧手机电池回收利用体系
6.2建立完善废旧手机电池回收利用法律法规体系
第 7 章 结论
致谢
参考
第 1 章 简介
随着经济的发展和生活水平的提高，通信行业近年来呈现出快速发展势头，废旧手机及电池的回收再利用和环境污染问题也受到全社会乃至全人类的关注。大数据显示，全球移动电话用户数已达30多亿，接近35亿，且每年都在快速增加。随着我国通信业的快速发展，我国移动用户已成为全球最大的群体，截至2020年10月初，我国移动用户已突破10亿，同比增长0.1%。其中，4G用户12.96亿，同比增长2.1%，净增1392万户，4G用户占移动电话用户总数的80.9%，比9月底提高0.1个百分点。 其中4G用户12.96亿户，同比增长2.1%，较上年同期净增1392万户。手机属于消费电子产品，其设计寿命一般为7至8年，而手机电池的使用寿命相对较短，一般为3年左右。权威统计显示，全球手机用户更换手机的平均周期为2年左右，在一些经济发达国家和地区，手机更换周期相对较短。随着手机体积越来越小、功能越来越强大、价格越来越便宜，人们换手机的速度也越来越快。目前，废旧手机电池已经成为电子废弃物的重要组成部分，因此废旧手机电池的回收利用已受到全世界的重视，成为废弃物处理的焦点问题。
第二章 电池的发展
2.1 电池行业发展历程
电池应用的演变始于1836年丹尼尔电池公司的诞生，1859年锂铁铅酸电池的发明，1888年锂铁铅酸电池的商业化，1899年镍镉电池的发明，以及20世纪的技术。然而，二战后，电池材料制造工程技术进入快速发展的关键时期，一个重要的目标是满足电池适应高重量、高负荷环境的要求，开发碱金属锌锰电池，为了实现镍镉电池的全高压密封，哈里斯公司于1958年正式提出在磷酸锂电池和原子燃料电池中广泛使用有机盐和电解质，20世纪70年代初主要应用于美国军用和民用领域。随后，在深入思考能源和环境因素影响的基础上，对其进行了初步研究，重点研究了储能电池技术。 20世纪80年代初镍镉电池发展迅速，2000年以后锂离子电池发展进入新阶段。目前正极材料研究有尖晶石型（锂锰氧化物）、层状LiNi1-（锂镍钴氧化物）、LiMn1-（锂锰氧化物）、富锂、聚阴离子、碳基、硅基、锡基材料及钛酸锂等[1]。
就我国主要的锂离子动力电池行业而言，其主要环境问题之一就是环境水质污染严重、资源浪费严重。就企业环境污染而言，由于目前工业锂离子动力电池制造行业机械化技术水平较低，工业生产自动化程度较低，很多生产企业往往直接采用传统的手工操作，因此这些企业的环境污染会直接导致企业整个生产过程的环境污染，给企业员工的正常健康带来极大的危害。干电池相关行业被世界各国称之为“污染企业”和“黑色产业”。这些主要污染物包括二氧化锰粉、氧化汞、沥青烟、油漆烟、石蜡灰和煤炭等，其中汞和镉是人们所关注和毒性极强的重金属，微量的镉和汞金属对人体都有毒性。 因此，部分发达国家自1994年起，已颁布禁止生产及购买镉电池的法令。铅也被列为毒性较大的物质，慢性铅中毒表现为精神系统损害、肾脏病变、贫血等。镉镍动力电池所用原料多为黑色粉末，可能受粉尘污染；而药理作用的镉（Cr）有剧毒，可直接蓄积于肾脏及骨骼，使人体肾功能丧失。此外，骨骼中大量的磷酸盐及钙质会被镉直接取代，使骨骼变得脆弱不易软化，疼痛更加难以忍受。此外，碱、硫酸及废水也是重要的水污染物，锌镍干电池生产过程中，常发生废水铜绿、排泥等污染现象，综上所述，现实中也存在一些制造及使用实例，如废水喷碱或镍氨干电池硫酸爆炸等。 旧式全开式铅酸电池在扔出时仍有较高比例的空气排放，使用过程中不会出现异常空气排放和酸排放。但以目前蓝干电池中的银干电池为例，我国基本没有回收再利用，价值低的氧化锌和高锰酸锂干电池回收效果可能更差。无法有效减少空气污染，保护环境。为了维护地球的生态平衡，如何合理利用地球上的自然资源，应该考虑尽可能扩大不同类型的自然资源，选择世界上最丰富的自然资源，如何充分利用一切可能有利于地球环境生态保护的自然资源。因此，锂离子动力电池已成为我国必须大力推广的电池产品。
2.2 锂电池的诞生过程
从20世纪60年代美国加州大学的研究生成功提出利用锂、钠等活性碱金属离子作为电池正负极材料以来，我们基本上开始了对钛酸锂电池应用的各种深入研究，并取得了一定的成果，锂电池开始走向商业化。锂离子电池有很多优点，第一是非常安全的，第二是循环性能好，第三是能量高，第四是没有记忆效应[2]。锂离子电池虽然在20世纪70年代就开始使用，但是由于安全性问题，其发展一直处于停滞状态，直到1991年索尼才得以发布可充电锂电池，这才是电池行业的一大变革[3]。1993年，贝尔电信首次报道了采用聚偏氟乙烯（PDVF）生产工艺设计、生产和制造聚合物材料锂离子动力电池。 目前其性能已经得到较大提升并被广泛应用于智能手机、电脑等领域。
2.3 锂电池的应用及优势
随着人们的大量浪费和资源的稀缺，锂的获取方式由开采变为回收利用[4]。锂离子电池现在有多种用途，可广泛应用于便携式电脑、照相机、移动通讯等便携式电器。目前，大容量锂离子电池正在我国和市场上开发和试验，预测将成为21世纪纯电动产品的主要驱动电源之一，并将逐步在人造卫星、航空、储能等领域得到广泛应用。随着全球能源需求的紧缺和世界环境问题的严重影响，锂电池在电动汽车制造业得到了广泛的应用，尤其是锂锰氧化物电池，促进了锂电池制造业的蓬勃发展和应用。表2.3给出了锂离子电池的优势。
表2.3 锂离子电池的优点
第三章 手机电池种类及其对人体和环境的危害 3.1 手机电池种类
电池的种类很多，例如民用电池按性能可分为一次电池和二次电池，一次电池主要有普通锌锰电池、常见的碱性锌锰电池、锌银电池和锌空气电池、应用最为广泛的镉锰电池和汞电池（已淘汰）等；目前二次电池主要有镉镍电池、镍氢电池和锂离子电池等。
常用电池种类及其主要化学成分如表3.1所示。
表3.1 常用电池种类及组成
3.2 废旧电池对环境和人体健康的危害
废旧电池在工业中造成的问题主要有酸、碱等溶液和重金属残留。由于我国尚无高效的资源回收利用方法，目前我国对废旧电池的处理仍以焚烧等方式进行，与普通生活垃圾一起堆肥处理。我国的垃圾填埋场质量比国外差很多，只是简单的堆放。在堆积过程中，废旧电池的电解液很容易进入水体，不仅影响土壤的pH值，还会使整个水体系统变酸或变碱。更为严重的是，废旧电池中的重金属迁移到水中，直接造成严重污染。如果将电池掩埋起来，也不是什么好办法，因为这会导致电解液暴露在空气中。值得注意的是，当锂离子电池放入水中时，其中的LiPF6(六氟磷酸锂)会与水发生反应，产生一种有毒气体——氟化氢。这种剧毒物质不仅对水体污染，而且对人类的生存都构成了巨大的威胁[5]。 废旧电池如果和我们日常环境中的一些垃圾一起处理的话，会对我们的生态环境造成很大的安全隐患，废旧电池之所以成为我们健康的严重威胁，主要是因为其中含有少量的重金属元素。
重金属进入人体要经过一系列过程：重金属首先从土壤中渗透，通过土壤中的养分慢慢进入微生物体内，然后不断传递给农作物，农作物再变成食物，人类食用后就会引发疾病。电池中含有大量的重金属种类，如Zn、Pb、Hg等，一旦被当做普通垃圾处理，时间一长就会腐烂，里面的重金属就会溶解出来，严重污染水源和土壤，威胁人类健康[6]。表3.2是废旧电池中主要重金属物质对人体的影响。
表3.2 电池中主要重金属元素对人体健康的危害
第四章我国废旧手机电池回收再利用情况4.1手机电池生产及处置现状
中国的手机电池生产发生了巨大的变化。进入21世纪以来，中国的智能手机产量一直保持着世界领先地位，而这种产量的提升直接推动了智能手机及其零配件市场的大规模爆发。尤其在锂离子电池层面，其市场规模远高于亚洲的发展，这样的举措不断刺激着中国电池企业的生产。中国在锂电池生产方面的效率已经远远超过世界，高出三倍以上，市场占有率极高。据相关数据统计，2019年，我国锂离子电池总产量达到157亿只，比去年增加了12个百分点。2020年，我国锂离子电池总规模已经达到188亿只左右。其中，亿纬锂能、中航锂电等国产锂电池企业已经能够全面超越日韩厂商。 其中亿纬锂能排名第三，中航锂电排名第十，两家公司均位列全球锂电池榜单前列。中国在全球智能手机电池研究上已经完全成熟，拥有足够的实力角逐海外市场，预测中国智能手机海外市场或将持续呈现快速增长趋势。同时，我国一直是锂电池消费大国，在资源利用上，材料丰富，优势巨大，具体体现在价格低廉、质量优良。因此，全球最具潜力的锂电池厂商如索尼、松下等均在中国上海建厂，上海正逐步成为庞大的手机电池生产基地。
废弃的手机电池也逐渐受到人们的关注。今年以来，镍镉电池已基本退出市场，没有利用价值，但对环境污染极大，需要重点处理。镍氢电池目前使用范围有限，消费需求低，导致市场占有率不足20%，逐渐成为手机废旧电池。而锂离子电池的处理则需要特别考虑，该类电池目前已经取代镍镉电池，可广泛应用于智能手机，在手机锂离子电池行业保持绝对领先地位。我国每年产生的电池废旧可达236亿只，这还仅仅是每年的废旧量。在这个过程中，我国积极参考国外发达城市废旧电池的处理，借鉴其先进经验，实施有效措施，更好地处理电池。 中国通过聚焦一些龙头企业作为发展点，出台新的战略，采取相应的措施，加速了国产电池的快速发展，并保持了总量领先地位[7]。
4.2 废旧手机电池回收利用现状
2010年以来，由于互联网的普及和农村废品回收的成熟，我国部分城市居民对废旧手机电池对环境的危害认识日益加深，社会各界各界积极响应号召参与其中。在一二线城市，民众对废旧手机电池回收反应热烈，效果也很好。目前，我国在回收过程中有三种不同的方式：
（1）政府层面：出于对社会的重视和责任感，一些乡镇政府相关单位在最终处理方案出台前就开展了一系列资源回收的公益服务，从各地接收废旧电池，大大推动了项目的发展。中关村出现了第一个“电子环保馆”，其重要任务就是回收电子垃圾，对市民分发的电子产品废旧进行评估，并当场返还现金。此外，国家环保总局和信息产业部正在寻求持续合作，通过制定法规，约束企业从源头管理电子垃圾，限制其排放，遏制污染问题。但随着回收量的增加，运输成本和存放地点成为回收单位面临的重要问题。
（2）民间力量：高校、地方环卫组织要积极与各类企业沟通，持续宣传废旧电池的危害，在人员密集场所定期宣传，设置一些回收箱，积极号召广大民众以环保健康的方式参与垃圾处理。
（3）商业回收：移动运营商、生产厂家、销售网点、服务商等中介组织积极推动废旧电池回收，并开展一些受民众欢迎的“有奖回收”等互动活动，增进联系。
4.3国内手机电池回收再利用特点
随着人们对于环境保护的越来越重视，我国也对废旧手机电池进行了广泛的利用，积极开辟了一些渠道，加快了整个回收体系的建立，取得了很好的效果。
①参与人数增多。通过回收，废旧手机电池得到了民众的广泛关注。不仅企业积极回收，手机运营商也在积极开展这一举措。此外，手机经销商也不甘落后，人们在购买手机时，也在厂商的推动下积极以旧换新——逐步回收废旧手机电池。
② 手机厂商参与度高。生产责任制极大地促进了手机厂商履行社会责任，积极参与废旧手机电池回收。目前，华为、小米、Vivo、OPPO四大手机及电池厂商已在国内广泛推行废旧手机电子污染管理。
③回收渠道多样。经过多年的不断探索，我国已逐渐形成了成熟的废旧手机电池回收体系，从消费者到废物处理厂的途径多样：通过各级环保部门出台和推动垃圾分类收集、转运；通过电池产销环节，生产厂家进行回收转运；通过连锁手机营销店、服务中心等绿色行动，将废旧电池转运至连锁回收站。2018年其市场规模能突破53亿元，这还仅仅是回收废旧电池产生的收入。在2020年的回收过程中，其收入已突破100亿元，预计2023年的市场份额将突破250亿元[8]。
④建立回收体系。进入21世纪以来，在国家层面的推动下，政府在倡导下逐渐形成“四位一体”的局面，其生产者、运营商、经销商、消费者在此形势下逐渐建立回收体系。倡导智能手机制造商承担起保护环境的责任，设计制造更加环保的产品，制定并逐步实施废旧手机及相关配件回收计划，积极提供和宣传废旧手机对环境无害化回收和综合治理的相关信息，推动社会各界和群众优先使用和选择更加环保的产品，参与废旧手机回收、修复和再生利用等工作。
第五章 国内废旧手机电池回收渠道
目前国外有些国家对废旧手机电池的处理方式有干法处理、相关浸出法以及湿法处理，这些处理方式都是针对镍镉电池的，毕竟镉会对人类的生存造成巨大的影响。
5.1 干燥处理
干法处理是指在高温下处理电池，使电池中的金属氧化还原，利用不同的温度分离出不同类型的挥发性物质。它最早发明和使用于日本，主要是火法处理。首先将电池打碎，剥去外层塑料，在1000摄氏度的高温下焙烧电池。镉通过加热而气化并不同程度地挥发，最终以烟雾和残渣的形式从窑炉中排出。氧化镉转化为金属镉，需要经过一系列的精炼。在这个过程中，镍镉电池中可以得到的是镍和铁的混合物，可以加工成不锈钢[9]。
5.2 湿法处理
湿法处理的原理是利用电池中的金属在不同的pH值下能与酸结合，将电池粉末分级粉碎后浸入酸中，经过一些沉淀方法或分离方法后，选择合适的方法回收其中的金属及其盐类。此法最早在德国使用，主要方法是将镍镉电池粉碎后溶解在硫酸中，借助离子树脂，可以溶解各种金属物质。此法有很大优点，最后得到的镍、镉纯度高，回收价格也不低，另外电池中95%的物质都能被提取出来。湿法回收工艺操作简便，设备简单，能满足工业化生产的需要，但缺点是流程冗长，导致不能完全回收电池成分[10]。
5.3 锂离子电池回收方法
锂离子电池是新一代电池，其回收利用技术正在被科研人员不断探索，并逐渐受到发达国家的重视。首先将其焚烧去除有机物，然后筛出铁和铜，加热溶解在酸中，再用有机溶剂萃取。通过行星球磨机干磨，在石英粉的不断促进下，在室温下溶解在1 mol/L浓盐酸中，这样将近90%的钴和锂被提取出来。在PVDF胶粘剂中，氟的提取率为2%[11]。
国外也在不断探索中选择了一些其他的方法，比如生物浸出法，还有更环保的微波处理法，但问题是还不够成熟。最后值得深思的是，发达国家在废旧手机电池回收再利用方面技术进步很快，成本低，产品纯度高，资源回收利用远优于中国，最重要的一点是没有二次污染。
第六章 废旧手机电池回收利用对策 6.1 积极推动废旧手机电池回收利用体系建立
废旧手机电池回收集中于标准化电子垃圾处理厂，是实现手机电池废旧回收利用的前提。回收通过什么渠道进行、废旧成本如何达到法律规定的回收率，直接影响到生活中移动设备及电池废旧垃圾的资源化利用率和经济效益。这个问题是我们当前需要研究解决的重要问题，也是如何使电子设备及废旧电池产业化健康良性发展的根本基础。
政府应积极推动和引导各地建设以城乡居民回收网点为基础、点位多、服务功能齐全的回收体系，形成以废旧手机电池回收集中处理为主体、以专门加工厂家为供给再生原料的回收体系。
6.2建立完善废旧手机电池回收利用法律法规体系
法律法规不健全、国家强制措施不力是造成我国废旧手机电池回收处理混乱、失灵的主要原因，应尽快建立健全相关政策法规。虽然发达国家对电子废弃物的收集处理有很多配套的法律、政策和管理制度，我们仍然值得借鉴。但也要清醒地看到，我国在经济技术水平、社会服务能力、环保意识等方面与其他高度发达国家相比还存在很大差距。因此，必须认真分析、学习这些领域的先进经验，制定符合我国国情的相关法律政策，使其更具操作性。近年来，虽然我国基于“生产者延伸责任制”的基本原则，建立了动力电池回收处理的政策框架体系，但由于法律层级较低，缺乏强制执行和相应的处罚措施，实际实施效果并不理想，亟待出台具有强制执行力的专门法律法规[12]。
(1) the legal and . It is that the state speed up the and and as soon as some - , laws and for the and of waste , other and waste, and put some legal and norms that are more , and and other forms of to the legal , tasks and of each , the and other , and and reuse waste phone and other , and fully them into the track of and law of , and a good legal for all to carry out the of waste phone .
（2）我国家立法的主要内容如图6.1所示。
表6.1立法内容
（3）当前的立法优先事项
①进一步标准化了回收和拆卸市场，并建立了相应的资格，因为这种非标准的回收方法的生活成本低，并且大多数居民将其旧手机，他们的旧电池和其他类型的垃圾丢弃，但也只有cha的范围，这也是如此，这也不是cha，而这也不是一家人，这也不是一家人，这也不是一家人，这也不是一家人，这也是如此。通过制定相关的法律和法规，将二手电子产品的回收，拆卸和销售市场标准化，建立许多符合环境保护标准的特殊回收公司，确保生产二手电子产品的资金，并建立二手电子产品的资金，并建立二手电子产品的来源，并加速其形成和工业化。
②鼓励并支持通过各种经济手段和其他政策措施来回收和处理浪费的公司。从长远来看，由于其高投资，高风险和长期的投资回收期，该州已经制定了相关的优惠政策，以补贴正式的回收公司或减税。
③在政府，生产者和消费者中建立责任共享系统
生产者：我们已经为生产者和制造商建立了终身责任系统，即企业和制造商本身负责。
对于卖方：作为卖家，他们首先应具有回收这些电子产品的基本意图；将来，也可以用作首次奖励。
政府监督：首先，我们需要加快用于电子废物的绿色回收管理系统，建立绿色的回收管理系统，以促进循环经济的快速发展，并将自然资源的持续消费和社会问题纳入环境资源污染等重要指标。社会的阶级对“政府，生产者和消费者责任共享制度”有一个全面的了解，可认真地促进循环经济发展的紧迫性和必然性，并不断增强人们根据法规有意识地发放废物的热情。