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废旧电池回收的恐怖经历

2019-09-27 Bill Schweber 阅读:
你曾经设计过需要更换电池或在产品生命周期终止时需要回收电池的产品吗?在设计这一类产品时,是否考虑了如何让使用者轻松移除并回收电池?

电池回收原则上是一件好事,因为它有助于回收并再利用这些电化学储能装置中所采用的许多独特和专用元素(包括稀土元素)。对于作为终端使用者的一般消费者,回收工作的开始和结束都是将废电池丢入商店或资源回收中心的「废电池回收站」。我不记得自己曾经在哪里读到过这样的信息:汽车中所使用的铅酸电池回收率约有90%,但消费者所使用的AAA、AA、C、D、9-V与钮扣电池则仅回收了大约5-10%,因此,废电池回收任务看起来仍然是任重而道远。Uy6ednc

在大多数情况下,要将电池从其所供电的消费装置中取出来并不至于太费力,特别是在产品使用寿命期间需要更换电池的话——但我怀疑这些应该可以定期更换电池的装置也可能会让你遭遇一些「恐怖经验」。尽管如此,当我最近购买了飞利浦(Philips)的电动牙刷Sonicare Essence,以取代原先使用多年后内部齿轮损坏的旧产品后,我很惊讶地看到它还提供了产品生命周期终止(EOL)的电池拆除说明书(图1)。Uy6ednc

拆除故障电动牙刷上的充电电池(化学成份不明)并不困难:先用小型螺丝起子卸下底座底部的小螺丝,撬开垫圈盖,然后取出电池即可。虽然不像在电视遥控器中换电池那么简单,但大致上还可行。Uy6ednc

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图1:飞利浦电动牙刷Sonicare采用底部密封设计,需要用锤子才能打开以及取出电池。(来源:Koninklijke Philips N.V)Uy6ednc

飞利浦的新型电动牙刷设计不再使用小螺丝和带垫圈的底盖,其底部是完全密封的。你必须专注且「奋力一搏」才能取出充电电池,然后将其送至废电池回收站。具体来说,你必须「狠心」一点地把电动牙刷放在坚硬的表面上,然后用锤子敲打(图2)。当然,你也得保护自己的眼睛和手。Uy6ednc

在敲开它的外壳之后还有更多工作要做。你必须用螺丝起子撬出电池组,然后再用剪刀剪断电线。Uy6ednc

尽管要做到这一切并不难,但问题在于,它并不是一般消费者会注意的地方。因此,坏掉的电动牙刷及其电池通常是一起被扔进一般的垃圾中,无论其中有任何可能被回收再利用的元素和矿物质都将永远消失。我不知道为什么飞利浦将其产品设计从垫圈/螺丝改为密封式设计,但我猜想是他们发现产品使用后进水了(毕竟,电动牙刷总是「站」在水槽旁)或螺丝被腐蚀,因而可能导致消费者无法打开电池隔室以及取出电池。Uy6ednc

不过,就算取出了电池,这只是在此漫长而艰巨的回收过程中之第一步,因为你毕竟无法将废(旧)电池变成新电池,也不能直接将它们重新用于其他用途。因此,无论它是使用铅酸、镍镉(NiCd)、锂离子或其他化学物质,当电池被送到资源回收站后,艰难的工作才要开始。电池必须真的被拆解开来,并回收其主要组件,其中涉及更多的物理和化学过程,以及能源成本。Uy6ednc

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图2:从电池拆卸手册即可看出这一过程的复杂性及其所涉及的工作。(来源:Koninklijke Philips N.V) Uy6ednc

但电池的回收/再利用还不只是这样。现实情况是构成电池及其内部特性的复合材料并不「单纯」。例如,电池中的铜实际上可能含有使触点更易延展、更抗腐蚀或更耐磨损所需的微量元素;还有,为了改善连接至电池座触点的实体接口,其端子可能进行过电镀。Uy6ednc

这才是在电池回收背后真正的问题所在,但却很少有人讨论或被告知。即使是针对明显且易于回收的金属或物质(例如铜或铝),也无法按原样直接用于下一个应用中。查看这些金属的供货商目录,你可能会看到数百种不同的合金和成份,用于针对某一特性而精心特制以提供高效能,或者提供兼顾各种特性和折衷的均衡混合物。毕竟,饮料罐的铝和飞机机身所用的铝可不一样。Uy6ednc

下一次当你在设计带有电池的产品时,您可能还得考虑当电池耗尽或产品生命周期终止而需要拆卸电池以利于回收时,使用者将如何更换或取出电池。简单地说,设计人员应该尽可能使此一过程简化,因为你不得不坦承,尽管电池回收似乎是一个值得赞美与推广的目标,但考虑到各种有关的营销、法规、长时间和方便性等原因时,实际上却难以落实。Uy6ednc

你曾经设计过需要更换电池或在产品生命周期终止时需要回收电池的产品吗?在设计这一类产品时有哪些特殊的经验?是否考虑了如何让使用者轻松移除与回收电池?Uy6ednc

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN美国版,参考链接:Battery recycling: A reality check,编译:Susan Hong)Uy6ednc

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本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Bill Schweber
EE Times/EDN/Planet Analog资深技术编辑。Bill Schweber是一名电子工程师,他撰写了三本关于电子通信系统的教科书,以及数百篇技术文章、意见专栏和产品功能介绍。在过去的职业生涯中,他曾担任多个EE Times子网站的网站管理者以及EDN执行编辑和模拟技术编辑。他在ADI公司负责营销传播工作,因此他在技术公关职能的两个方面都很有经验,既能向媒体展示公司产品、故事和信息,也能作为这些信息的接收者。在担任ADI的marcom职位之前,Bill曾是一名备受尊敬的技术期刊副主编,并曾在其产品营销和应用工程团队工作。在担任这些职务之前,他曾在英斯特朗公司(Instron Corp., )实操模拟和电源电路设计以及用于材料测试机器控制的系统集成。他拥有哥伦比亚大学电子工程学士学位和马萨诸塞大学电子工程硕士学位,是注册专业工程师,并持有高级业余无线电执照。他还在计划编写和介绍了各种工程主题的在线课程,包括MOSFET基础知识,ADC选择和驱动LED。
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