根据2022年12月12日发表在《焦耳》杂志上的一项研究,一次性电子烟中的锂离子电池在单次使用后被丢弃后仍然可以在数百个循环中保持高容量性能。

这项由伦敦大学学院(UCL)和牛津大学的科学家们进行的分析得到了法拉第机构的支持,突显了来自日益流行的一次性电子烟的增长环境威胁,这些电子烟并非设计为可充电。

牛津大学和UCL工程科学系可持续能源工程教授保罗·谢林说:“让我们感到惊讶的是研究结果指向了这些电池可能循环的时间长短。”

“如果你使用低充放电率,你会看到在700多个循环后,仍然有超过90%的容量保持。这实际上是一个相当好的电池。而这些电池只是被丢弃了。它们被随意扔在路边。”

自2021年以来,一次性电子烟在英国的受欢迎程度急剧上升,一项调查发现在2021年1月至2022年4月间,一次性电子烟的使用率增加了18倍。在15个月内,它们在18岁的人群中的受欢迎程度从0.4%上升至54.8%。一次性电子烟的快速普及导致了紧迫的新废物问题,每周约有130万个这样的设备在该国被丢弃。

结果是,每年大约有10,000千克(超过22,000磅)来自电子烟电池的锂最终进入英国的垃圾填埋场,威胁附近水域因含有镍、钴和有机溶剂的电池而受到毒害。

谢林说:“一开始,我们就认为这些电子烟中使用的电池很可能是可充电电池,”他指出,据他的团队所知,之前的研究并未评估这些产品中的锂离子电池能持续多久。

为了验证他们的直觉,谢林和同事们在受控条件下从一次性电子烟中取出电池,并使用他们研究电动汽车和其他设备中的电池所用的相同工具和技术对其进行评估。

他们用显微镜检查电池,并使用X射线断层扫描来映射其内部结构并了解组成材料。通过反复充放电,他们确定了电池随时间保持电化学性能的能力,发现这些电池可以“有时多达数百次”充电,谢林说。

他说:“作为最低限度,公众需要了解进入这些设备的电池类型以及正确处理它们的必要性。”“制造商应该提供电子烟电池的再利用和回收生态系统,并且还应该默认向可充电设备转变。”

谢林及其团队还在研究新的、更有选择性的电池回收方法,这些方法允许单独组件的回收而不会发生交叉污染,以及更可持续的电池化学成分,包括锂硫、钠离子电池等后锂离子电池。

他说,为了解决整个电池供应链的挑战,科学家们在考虑电池的任何应用时,都应考虑电池的生命周期。

谢林说:“这贯穿于我们所做的所有工作,无论是电子烟电池还是进入电动直升机的电池。”“这是同样的思维过程,我们需要充分了解电池设备的生命周期。”