锂离子电池永远存在化学问题

Photo by Jens Büttner / picture alliance via Getty Images

新的研究表明（https://www.nature.com/articles/s41467-024-49753-5），用于日常用品、电动汽车和储存可再生能源的可充电锂离子电池可能是污染土壤和水道的“永久化学品”的日益增长的来源。

“永久化学品”包括数千种不同种类的全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）。几十年来，它们一直被用来制造更防水、更防污、更耐热的产品。最近，PFAS的一个特殊亚类，称为双全氟烷基磺酰亚胺（bis-FASI），已被用作锂离子电池的电解质和粘合剂。

根据近日发表在《自然通讯》杂志上的研究，这些bis-FASIs现在出现在制造设施周围的土壤、沉积物、水和雪中。研究作者还在垃圾填埋场浸出的液体中发现了bis-FASIs。

总之，它指出锂离子电池是从摇篮到坟墓永远造成化学污染的潜在载体。如果不采取行动，随着我们生活中越来越多的部分——从汽车到家庭和建筑——全电动化，这个问题可能会愈演愈烈。

首席作者、德克萨斯理工大学环境工程助理教授Jennifer Guelfo表示：“这绝对不是反清洁或可持续能源……它实际上是为了强调，‘我们需要对基础设施中使用的东西进行环境风险评估’。”

另一位研究作者、杜克大学土木与环境工程副教授P.Lee Ferguson补充道：“这基本上是一个起点。我希望这能让人们更多地关注这些化合物和其他类似化合物在清洁能源和消费电子领域的应用。”

2022年1月至10月，研究人员从明尼苏达州、肯塔基州、比利时和法国的87个不同地点采集了水、沉积物和土壤样本，目标是3M和Arkema等永久化学品制造商附近的地区。他们发现，在制造设施附近，bis-FASI的浓度通常为十亿分之一（ppb）。Guelfo说：“你不仅仅会发现这就像背景浓度一样。十亿分之几通常与某种形式的影响有关。”

Guelfo表示，相比之下，这比你在灭火泡沫释放的环境中发现的PFAS污染要少。在这种情况下，PFAS水平可能在百万分之几，比Guelfo和她的同事通常在制造商附近发现的bis-FASI浓度高出约一千倍。但他们记录的污染仍然比环境保护局今年为饮用水中其他类型的PFAS设定的限值高出几个数量级（https://www.theverge.com/2024/4/10/24125488/epa-pfas-forever-chemicals-drinking-water-standards）。该机构对两种最常见的永久性化学物质的限制为万亿分之四。

目前还没有针对bis-FASIs的任何联邦法规，尤其是它并没有像其他类型的PFAS那样被广泛使用。因为PFAS已被用于从不粘锅到食品包装、织物保护剂和牙线的所有领域，某些类型的PFAS可能已经进入了大多数美国人的血液。

科学家们仍在努力了解暴露于PFAS会如何影响人们，而对bis-FASI的具体了解就更少了。但对更常见类型PFAS的研究表明，高暴露与某些类型癌症、肝损伤、高胆固醇和生殖健康问题（包括婴儿出生体重降低）的风险更高有关（https://www.atsdr.cdc.gov/pfas/health-effects/index.html）。新的研究表明，bis-FASI可能会在环境中持续很长时间，但可能会使用类似的方法来处理饮用水中的其他类型的永久性化学物质。

由于PFAS的种类繁多，人们对它们作为一类化学物质所构成的风险越来越担忧，研究人员表示，如果我们现在能采取措施保护健康和环境，我们可能不想等到以后发现问题。3M多年来因生产PFAS而面临一系列诉讼，该公司已承诺在明年年底前永久淘汰化学品，并在之后继续清理其设施附近的污染。该公司在一封电子邮件中告诉the Verge，这包括不再生产bis-FASI。Arkema没有立即回应The Verge的置评请求。

Guelfo说：“我认为，我们应该在减少PFAS的环境释放方面采取积极的立场，而不是等到我们做了几十年的毒理学研究后才说，‘嘿，也许我们应该减少饮用水中的PFAS’。”

此外，电动汽车、太阳能和风能对锂离子电池的需求越来越大（https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/battery-2030-resilient-sustainable-and-circular）。该研究的作者测试了笔记本电脑、智能手机、平板电脑、电动汽车等中使用的17种不同电池，并在其中11种电池中检测到bis-FASI。由于据估计只有约5%的锂离子电池被回收，他们决定在垃圾填埋场附近寻找双燃料电池安全岛。他们分析了从北卡罗来纳州垃圾填埋场收集的渗滤液的现有实验室样本，发现浓度接近十亿分之几。

密歇根州立大学PFAS研究中心副主任A. Daniel Jones没有参与这项研究，他在给the Verge的一封电子邮件中说：“这是一组非常合格的研究人员进行的一项非常有趣的研究。这项工作提请人们注意一种经常被忽视的PFAS化学物质，并表明它很容易在环境中运输。同样重要的是，这项研究提请人们注意需要更多地了解锂电池整个生命周期的影响。”