鋰離子電池是全球實現清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)的重(zhong)要組成部分(fen)。特(te)斯拉Model S的電池中含(han)有大約12千克的鋰，而有助(zhu)于平(ping)衡可再生(sheng)能(neng)源(yuan)的電網存儲(chu)解決(jue)方案(an)中則需(xu)要更(geng)多的鋰。

全球對鋰(li)(li)的(de)需求呈指(zhi)數(shu)級增(zeng)長，在2016年(nian)(nian)(nian)至2018年(nian)(nian)(nian)期間鋰(li)(li)的(de)價(jia)格翻(fan)了一番(fan)。相關咨詢公(gong)司(si)報道稱，鋰(li)(li)離子行業(ye)的(de)年(nian)(nian)(nian)產量預計將(jiang)從2017年(nian)(nian)(nian)的(de)100兆(zhao)瓦時(shi)（GWh）增(zeng)長到2027年(nian)(nian)(nian)的(de)近800兆(zhao)瓦時(shi)。

《金屬公(gong)報》(Metal Bulletin)研(yan)究(jiu)主管威(wei)廉?亞(ya)當(dang)斯(William Adams)表示(shi)，目(mu)前的需求(qiu)飆升可以追溯到2015年，當(dang)時全球開始大力推(tui)廣(guang)電動汽車(che)。亞(ya)當(dang)斯說，這導致了(le)開采鋰的項目(mu)數量(liang)大幅(fu)增加，“還有數百個項目(mu)正在(zai)籌備中”。

但是(shi)有(you)一個問(wen)題。當世界爭(zheng)相(xiang)用清潔能源(yuan)取代化石燃料(liao)時，尋(xun)找實現(xian)轉型所(suo)需的(de)鋰元(yuan)素(su)會對環(huan)境(jing)產(chan)生(sheng)影響(xiang)，這本(ben)身就可能成為一個嚴重(zhong)的(de)環(huan)境(jing)問(wen)題。愛思唯爾(Elsevier)分析師克里斯蒂娜?瓦(wa)雷瑪基(Christina Valimaki)表示:“我們對最新、最智能設備(bei)的(de)無盡渴求，導致(zhi)出(chu)現(xian)了最大的(de)環(huan)境(jing)問(wen)題之一，就是(shi)日益(yi)嚴重(zhong)的(de)礦物危(wei)機，尤其(qi)是(shi)生(sheng)產(chan)電池所(suo)需的(de)礦物危(wei)機。”

玻利(li)維(wei)亞的鹽灘地(di)(di)被(bei)認(ren)(ren)為(wei)是世(shi)界上(shang)鋰儲量(liang)最高(gao)的地(di)(di)方。玻利(li)維(wei)亞安第斯山(shan)可(ke)能(neng)(neng)含有地(di)(di)球70%的鋰。許(xu)多分析(xi)家認(ren)(ren)為(wei)從鹵水中(zhong)提取鋰比從巖石中(zhong)提取更環(huan)保。然而，隨著需求的增加，公司可(ke)能(neng)(neng)會通過(guo)加熱將鋰從鹵水中(zhong)提出(chu)出(chu)來，因(yin)為(wei)這(zhe)是一種更耗能(neng)(neng)的資(zi)源。

在(zai)南美洲，最(zui)(zui)大的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)是水(shui)。該(gai)大陸的(de)(de)(de)鋰礦分(fen)布三角區(qu)覆蓋了阿(a)根廷、玻利(li)維(wei)亞(ya)以(yi)及智利(li)的(de)(de)(de)部分(fen)地(di)區(qu)。在(zai)當地(di)的(de)(de)(de)厚厚鹽(yan)層之下(xia)，擁有世界(jie)上(shang)超過一(yi)(yi)半的(de)(de)(de)鋰金(jin)屬礦藏。這里(li)也是地(di)球(qiu)上(shang)最(zui)(zui)干燥(zao)的(de)(de)(de)地(di)方之一(yi)(yi)。這是一(yi)(yi)個(ge)(ge)真(zhen)正的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)，因為若(ruo)要提(ti)取鋰，礦工首(shou)先(xian)需要在(zai)鹽(yan)灘(tan)上(shang)鉆一(yi)(yi)個(ge)(ge)洞(dong)，并將富含礦物質的(de)(de)(de)鹽(yan)水(shui)泵出地(di)表。

然后礦場會讓這(zhe)種(zhong)礦物(wu)質水蒸(zheng)發幾個(ge)(ge)月(yue)，首先制(zhi)成錳，鉀，硼砂和鋰(li)(li)鹽的(de)混合(he)物(wu)，然后將其(qi)過濾(lv)并放入另一個(ge)(ge)蒸(zheng)發池中，依此循環往(wang)復。經過12到18個(ge)(ge)月(yue)的(de)過濾(lv)之后，就可以(yi)從(cong)這(zhe)種(zhong)混合(he)物(wu)中提取出碳酸鋰(li)(li)——一種(zhong)白(bai)色的(de)黃金。

這種方法相對(dui)便宜和有效，但在整個(ge)過程中要使用大量的水——平均提取每噸(dun)鋰大約需要500,000加(jia)侖水。在智利的阿(a)塔卡馬(ma)省，采礦活動(dong)消耗了(le)(le)該地(di)(di)區65%的水。這對(dui)當地(di)(di)農民的生(sheng)產(chan)活動(dong)產(chan)生(sheng)了(le)(le)巨大的影響——他們(men)種植藜麥和牧羊駝——在這個(ge)地(di)(di)區，一些社區已經不(bu)得不(bu)從其他地(di)(di)方獲得水資源(yuan)。

由(you)于鋰(li)礦(kuang)開(kai)采(cai)的影響，三角洲地(di)區的大部分地(di)區都是干旱的。鋰(li)礦(kuang)開(kai)采(cai)耗水量巨(ju)大，在蒸(zheng)發池中，鹽(yan)溶液會在幾個月(yue)的時間(jian)里干涸(he)，留下(xia)礦(kuang)物(wu)質。三角洲地(di)區的干旱導(dao)致地(di)表之(zhi)上與之(zhi)下(xia)水含量均不穩定。

即便(bian)在水(shui)資源豐(feng)富的(de)(de)地區也情況(kuang)堪憂。鋰礦的(de)(de)有毒(du)化學(xue)品(pin)極有可(ke)能從(cong)蒸發(fa)池泄(xie)漏到(dao)供水(shui)系統(tong)中(zhong)。這些有毒(du)化學(xue)品(pin)包括包括用于將鋰元(yuan)素加工成(cheng)可(ke)出(chu)售(shou)形式的(de)(de)鹽酸，以及在每個階段從(cong)鹽水(shui)中(zhong)過濾掉的(de)(de)那些廢(fei)物。在澳大(da)利亞(ya)和北美洲，通(tong)常(chang)使(shi)用更(geng)傳統(tong)的(de)(de)方法從(cong)巖石中(zhong)開采出(chu)鋰元(yuan)素，但仍(reng)然需要使(shi)用化學(xue)品(pin)才能提取出(chu)可(ke)用的(de)(de)鋰。內華達州的(de)(de)研究發(fa)現，鋰加工作業對魚類的(de)(de)影響遠至下游150英里。

根(gen)據環保組織的(de)(de)報告，提取鋰(li)不(bu)可避免地(di)會(hui)損(sun)害土(tu)壤并(bing)導致空氣(qi)污染(ran)。在(zai)阿(a)根(gen)廷的(de)(de)姆爾托鹽沼，當地(di)人聲稱(cheng)鋰(li)工(gong)業污染(ran)了人類和(he)牲畜(chu)的(de)(de)溪流，也(ye)污染(ran)了農作物的(de)(de)灌溉。在(zai)智利，礦(kuang)(kuang)業公司(si)和(he)當地(di)社區之間經常(chang)發生沖突，他們說鋰(li)礦(kuang)(kuang)開(kai)采正在(zai)讓(rang)成堆(dui)的(de)(de)廢棄鹽污染(ran)土(tu)壤，也(ye)讓(rang)運河水被污染(ran)，并(bing)帶有不(bu)自(zi)然的(de)(de)藍色色調(diao)。

礦業公司Comibol的(de)鉀礦開(kai)采負責人(ren)利(li)諾·菲塔(ta)(Lino Fita)在視察他的(de)工(gong)(gong)(gong)廠(chang)。該地區的(de)鹵水富含(han)鉀和鎂(mei)，這使得(de)提(ti)取鋰(li)變得(de)更加(jia)困(kun)難和昂(ang)貴。鹽(yan)水會在蒸發池中放上好幾個月，蒸發掉多余(yu)的(de)水分，把鹽(yan)分開(kai)。然后對剩(sheng)余(yu)的(de)化合(he)物進行提(ti)純和處理(li)。由于員工(gong)(gong)(gong)的(de)匱乏，很少有鋰(li)加(jia)工(gong)(gong)(gong)專家(jia)在工(gong)(gong)(gong)廠(chang)工(gong)(gong)(gong)作。在過去，只有三個人(ren)管理(li)著工(gong)(gong)(gong)廠(chang)的(de)整個生產線。

智利(li)大學鋰電池專家吉列爾(er)莫·岡薩雷斯（Guillermo Gonzalez）在(zai)接受采(cai)訪時(shi)說：“就像任何采(cai)礦(kuang)過程一樣，開(kai)采(cai)鋰是(shi)侵入性的，它(ta)會破壞景觀，它(ta)會破壞地下水，污染地球和當地的水井。這并不是(shi)一個(ge)綠色的解(jie)(jie)決方案——它(ta)根本不是(shi)一個(ge)解(jie)(jie)決方案。”

但鋰可能(neng)并(bing)不(bu)是現代可充電(dian)電(dian)池中(zhong)(zhong)最成(cheng)問題的組成(cheng)成(cheng)分。它相對豐富(fu)，理論上可以從海水中(zhong)(zhong)提(ti)取，當然目前來看(kan)提(ti)取過程中(zhong)(zhong)的能(neng)耗較大。

鹽水從(cong)附近的(de)(de)湖中抽(chou)出(chu)，注入一系列蒸發池中，并持(chi)續(xu)12至18個月。當溶液變得更濃時(shi)，不(bu)同的(de)(de)礦物(wu)質會在不(bu)同的(de)(de)時(shi)間(jian)結晶(jing)。工廠(chang)會用石灰處理(li)以除去鎂。當這些礦物(wu)準備(bei)加工時(shi)，它(ta)們會被帶(dai)到附近的(de)(de)Planta Li鋰工廠(chang)，生產用于制造(zao)電(dian)池的(de)(de)鋰離子。2017年(nian)，該(gai)工廠(chang)生產了(le)20噸碳(tan)酸鋰。

另(ling)外(wai)兩個(ge)關鍵成(cheng)分(fen)——鈷(gu)和(he)鎳——更容易在(zai)電動汽(qi)車(che)市(shi)場產生瓶頸問題，并可能(neng)造成(cheng)巨大的環境(jing)成(cheng)本(ben)。鈷(gu)主要蘊藏在(zai)剛果民主共和(he)國(guo)等中(zhong)非地區，除(chu)此之外(wai)，似乎在(zai)其他任何地方都找(zhao)不到。其價格在(zai)過去兩年已經(jing)翻了(le)兩番。

過去兩年，該地區降(jiang)雨量(liang)很(hen)少，影響了當(dang)地農民的(de)生產生活。使用大(da)量(liang)水資(zi)源的(de)鋰電池工廠已(yi)經加劇了水資(zi)源的(de)短(duan)缺:在一(yi)些地方，比(bi)如(ru)靠(kao)近阿根廷/智利邊境的(de)Pastos Chicas，額(e)外的(de)水必(bi)須從別處運來(lai)以滿足當(dang)地需(xu)求。

根據(ju)電池材料公司Sila Nanotechnologies首席技術(shu)官(guan)兼創始(shi)人Gleb Yushin的(de)說法，大多數金屬(shu)開采(cai)出來后并沒有(you)帶來太多毒性。但(dan)鈷(gu)是“非常可怕”。

“鈷(gu)最(zui)大(da)的挑戰之一就是它只蘊藏在一個國家，”他補充道(dao)。你可(ke)以(yi)直接(jie)將(jiang)土壤翻開并找到鈷(gu)，所以(yi)人們有(you)很強(qiang)的動機去開采并出售(shou)它，結果導致(zhi)了很多不(bu)安全和不(bu)道(dao)德(de)的行為(wei)。”剛(gang)果是“手(shou)工礦場”的家園。在那里，人們往往直接(jie)用手(shou)從土壤中(zhong)開采提取鈷(gu)，經常(chang)會(hui)使(shi)用童(tong)工，也沒有(you)防護設備。

還有其(qi)他(ta)問題需要考慮。當(dang)玻利維亞從2010年開始開采其(qi)豐富的鋰資(zi)源時，有人(ren)認為其(qi)蘊含的龐(pang)大礦產財富可能會給這個(ge)貧窮國(guo)家(jia)帶(dai)來像中東石(shi)(shi)油(you)資(zi)源豐富國(guo)家(jia)那樣的經濟和政治影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)力。“他(ta)們不想養出(chu)一個(ge)新的石(shi)(shi)油(you)輸出(chu)國(guo)組織，”瑞典環(huan)境研究所(IVL Swedish Environmental Institute)的里(li)斯貝斯?達(da)洛夫(Lisbeth Dahllof)如是之處，他(ta)去年與人(ren)合著了一份關(guan)于電(dian)動汽車電(dian)池生產對環(huan)境影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)的報(bao)告。

位于中國東部的(de)大型鋰離子電池(chi)公司桑頓新能源生產(chan)線上(shang)的(de)工人。目(mu)前使(shi)用的(de)大多(duo)數電動汽車還(huan)沒有達到(dao)其(qi)循環周(zhou)期的(de)終點。2008年，特斯拉跑(pao)車(Tesla Roadster)首次在市場上(shang)亮相(xiang)。這(zhe)意味著第一代電動汽車電池(chi)還(huan)沒有進入回(hui)收階段。

在(zai)最近(jin)發(fa)表在(zai)《自然》(Nature)雜志(zhi)上的(de)一篇(pian)論文中，Yushin和他(ta)的(de)合著(zhu)者(zhe)認為，需要開發(fa)新(xin)的(de)電(dian)池技(ji)術(shu)，使用更(geng)普通、更(geng)環保的(de)材料來制造電(dian)池。研究人員正在(zai)開發(fa)新(xin)的(de)電(dian)池化學(xue)成分，用更(geng)常見，毒性更(geng)低(di)的(de)材料代(dai)替鈷(gu)和鋰。

但(dan)是，如果新電池(chi)的(de)(de)能量密度(du)低(di)于鋰(li)電池(chi)或(huo)者比鋰(li)電池(chi)更貴(gui)，它(ta)們最終可(ke)能對整個環境(jing)產生(sheng)負面影響。“評估和(he)(he)降低(di)環境(jing)成本(ben)是一(yi)個比最初看起來更復(fu)雜的(de)(de)問(wen)題，”瓦雷瑪基說(shuo)，“例(li)如，如果考(kao)慮到交通和(he)(he)額外的(de)(de)包裝要求，一(yi)款不那么(me)耐用、但(dan)更可(ke)持續的(de)(de)設備可(ke)能會(hui)產生(sheng)更大的(de)(de)碳(tan)排放。”

位(wei)于臨沂(yi)縣的(de)中國(guo)電動(dong)汽(qi)車(che)公(gong)司(si)(si)知(zhi)(zhi)豆的(de)一(yi)(yi)條生產線。該(gai)公(gong)司(si)(si)的(de)小(xiao)型城市(shi)(shi)兩座(zuo)電動(dong)車(che)是(shi)專門(men)為意大(da)利(li)市(shi)(shi)場(chang)生產的(de)，知(zhi)(zhi)豆在意大(da)利(li)有(you)一(yi)(yi)家(jia)合資公(gong)司(si)(si)，在米蘭有(you)一(yi)(yi)家(jia)汽(qi)車(che)共享(xiang)公(gong)司(si)(si)。中國(guo)是(shi)世(shi)界上最(zui)大(da)的(de)電動(dong)汽(qi)車(che)制(zhi)造商(shang)。

在伯明翰(han)大(da)(da)學，由政府投資2.46億英鎊的(de)(de)(de)法拉第挑戰(zhan)賽所研究的(de)(de)(de)重點就(jiu)是試圖找到(dao)回(hui)收(shou)鋰(li)離子(zi)的(de)(de)(de)新(xin)方法。澳大(da)(da)利亞的(de)(de)(de)研究發現，該國3300噸鋰(li)離子(zi)垃圾中只有2%被回(hui)收(shou)利用(yong)。人(ren)們不再(zai)需(xu)要的(de)(de)(de)MP3播放器和筆記本電(dian)腦最終會被填(tian)埋，而設備電(dian)極中的(de)(de)(de)金屬和電(dian)解(jie)液中的(de)(de)(de)離子(zi)液會泄(xie)漏(lou)到(dao)環境(jing)中。

由(you)伯(bo)明翰能源研究所牽頭的(de)一個研究小組正在(zai)利用為(wei)核電(dian)(dian)站開發的(de)機器人技術(shu)，尋找安(an)全地從電(dian)(dian)動汽車上拆卸可能會爆炸的(de)鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)方(fang)法。在(zai)回(hui)收工(gong)廠，由(you)于鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)(chi)儲(chu)存不當(dang)，或是誤當(dang)作鉛(qian)酸電(dian)(dian)池(chi)(chi)而(er)通過破碎(sui)機銷毀，經常導致(zhi)火災的(de)發生。

因為鋰離(li)子陰極會隨著時間的(de)(de)推(tui)移而降解，所(suo)以不能(neng)簡(jian)單地將它們放入新的(de)(de)電(dian)池(chi)中(盡(jin)管有(you)些人正在(zai)努力將舊的(de)(de)汽(qi)車電(dian)池(chi)用于(yu)能(neng)量密度要求沒有(you)那么高(gao)的(de)(de)儲能(neng)應用領域(yu))。“回收任何(he)一種有(you)化學成(cheng)分的(de)(de)電(dian)池(chi)都存在(zai)這個問題——你不知道(dao)它在(zai)生命周期中處于(yu)什么位置，”ZapGo首席執行官(guan)兼創始(shi)人斯蒂(di)芬?沃勒(Stephen Voller)說，“這就(jiu)是為什么回收大部分手機并不劃算。”

法(fa)拉(la)第(di)研究所（Faraday Institution）負(fu)責(ze)鋰(li)回(hui)收(shou)項目的(de)加文(wen)?哈珀（Gavin Harper）博士說，另(ling)一個障(zhang)礙是，制(zhi)造(zao)商們往(wang)往(wang)會對(dui)他們電(dian)池(chi)的(de)實際(ji)組成情況保密，這(zhe)使得回(hui)收(shou)電(dian)池(chi)變得更(geng)加困難。目前，回(hui)收(shou)電(dian)池(chi)通(tong)常被切碎，形成金(jin)屬混合物，然后再使用火法(fa)冶金(jin)技術分離，也就是所謂(wei)的(de)燃燒。但是，這(zhe)種(zhong)方法(fa)浪(lang)費了(le)大量的(de)鋰(li)。

從化學危害上說電池污染的嚴重性。