电池已成为全球能源转型的基石，不仅为电动汽车提供动力，还支持电网并促进建筑物脱碳。随着世界越来越多地从可再生能源中获取能源，对高效、安全的能源存储解决方案的需求激增。随着需求激增，政府和私营部门也进行了大规模投资，包括拜登-哈里斯政府最近宣布将为 美国电池行业提供超过 30 亿美元的支持。

尽管锂离子电池的发展势头迅猛，但其快速普及也带来了严重的安全隐患。从电动自行车到电动汽车再到公用事业规模的储能，锂离子电池都暴露出其易燃性问题。锂离子电池起火通常是 热失控的结果，即电池产生的热量超过其散发的热量，导致气体积聚并随后起火。纽约和旧金山等城市已报告锂离子电池是建筑物火灾的主要原因。世界各地的其他城市，尤其是 气候炎热的城市，也面临着与锂离子易燃性有关的类似问题。

虽然可燃性问题已经公开，但挑战不仅仅在于火灾风险。在整个生命周期中，锂离子电池还存在额外的 毒性风险 ，可能威胁健康和安全。随着该技术的制造和部署能力不断扩大，解决锂离子的毒性问题至关重要。已知的危害也推动了人们寻找创新的非锂电池技术，这种技术可以提供类似的性能，而没有固有的毒性或可燃性。

萃取

开采锂电池生产所需材料对人类健康造成的损害越来越难以忽视。现代“锂离子”电池中的四种核心材料——锂、镍、钴和铜——都具有各自的毒性风险。有充分证据表明，刚果民主共和国的钴和铜开采给附近社区带来了广泛的健康问题。2024 年 5 月，卢本巴希大学的科学家对该国最大矿山附近的河流中的水进行了测试， 发现它们“酸度过高”或“非常酸”。 这导致妇女和儿童的皮肤、眼睛和呼吸系统问题以及生殖问题病例增加。

燃煤镍冶炼厂(例如印度尼西亚的镍冶炼厂)向空气中排放致癌二氧化硫，镍矿和冶炼厂附近的社区报告称，接触污染相关的出生缺陷和呼吸系统疾病的发生率较高。

世界上大部分锂都是通过开采地下盐水矿床来提取的，将富含锂盐的水泵入大型蒸发池。盐水提取过程的副产品包括硫酸、放射性铀、石灰和镁废料等，所有这些都会增加癌症和其他疾病的发病率。

电池制造

在制造阶段，设施工人 会接触有害化学物质，包括溶剂、酸和重金属。长期接触这些物质会导致呼吸问题、皮肤病和其他健康问题。

大多数电解质配方中使用的有机液体都是有毒的;过度接触六氟磷酸锂 (LiPF 6 ) 盐会影响消化系统、循环系统、呼吸系统和神经系统、皮肤和骨骼。摄入是进入人体最危险的途径，但吸入和皮肤接触也可能有害。

聚偏乙烯 (PVDF) 聚合物被广泛用作锂离子电池的粘合剂，但在回收过程中会产生健康危害。如果在缺氧的条件下加热(使用热解)，PVDF 粘合剂会释放出极其危险的氟化氢气体，这种气体在接触时会导致失明，在潮湿的情况下会转化为腐蚀性极强的氢氟酸。

在溶解阶段，使用溶剂 N-甲基-2-吡咯烷酮 (NMP) 会刺激皮肤和眼睛，并可能通过刺激肺部和呼吸系统导致呼吸困难。美国环境保护署将 NMP 描述为 发育毒物，这是一种干扰生长发育的毒素。长期接触 NMP 还会导致肾脏和肝脏损伤、神经毒性和生殖毒性。在怀孕前或怀孕期间接触 NMP 可能会导致胎儿发育问题，包括胎儿体重下降甚至死亡。

全氟和多氟烷基物质 (PFAS) 被称为“永久化学物质”，是另一种与锂离子电池制造相关的有毒化合物。PFAS 尤其令人担忧，因为它们在环境中持久存在，并且有可能污染地下水源。2024 年，研究人员在锂离子制造厂附近和锂离子电池处理地点的环境中发现了 令人震惊的 PFAS 水平 。

一旦发生火灾，部署在现场的系统引发的电池火灾的危险远远超出了直接燃烧的范围。另一方面，当这些电池着火或破裂时，它们会释放出一种对人类健康和环境极其危险的气体。最危险的排放物是 氟化氢气体，这种气体在大气中的浓度低至 50 ppm 时就可能致命，还有其他有害物质，如 一氧化碳和挥发性有机化合物。

由于大气毒性风险，去年发生的大规模电池火灾需要消防员连续多日的响应和紧急疏散。虽然一些有毒气体来自电池存储设施的塑料外壳和其他非电池组件，但氟化氢和氯化氢的排放是锂离子电池所特有的，因为锂离子电池中含有化学物质。

现有的灭火方法也可能有毒。一些灭火化学剂(如水成膜泡沫)含有 PFAS，如果排放，可能会导致长期的环境健康问题。即使用水扑灭锂离子电池火灾也会造成污染，因为锂电池的排放物会与水结合形成有毒径流，渗入土壤和地下水。

生命终结

锂离子电池被归类为危险废物 ，因为其钴、铜和镍含量高，超过监管限值。此外，虽然锂离子电池的回收能力正在增长，但回收方法和技术仍然依赖强酸和溶剂(如硫酸和盐酸)，这对回收设施工人来说又是一个重大的接触危害。

尽管行业转向使用磷酸铁锂 (LFP) 电池减少了镍和钴的消耗，但 LFP 电池中有一些价值较低的材料需要通过回收利用，这可能意味着它们会被丢弃而不是得到适当的回收。当大量 LFP 电池达到使用寿命时，这将带来一些非常令人担忧的影响。

展望

通过探索替代方案和实施强有力的安全措施，我们可以确保通往清洁能源未来的道路上不会铺满有毒和易燃的技术。非锂离子电池化学的出现表明，有可能平衡对储能的迫切需求与同样重要的不可燃和无毒要求。进入市场的不可燃、无毒电池清单可以帮助解决与传统锂离子技术相关的许多安全和环境问题。

从开采到制造、运营和处置，锂离子电池对人类健康、工人安全和生态系统构成严重威胁。虽然电池对于清洁能源转型至关重要，但我们必须优先考虑更安全、更可持续的解决方案。只有正面应对这些挑战，我们才能确保未来的能源系统像我们所说的那样清洁。