废旧电池回收利用的研究

山西 李志平

（编辑 王旸）

废旧电池回收利用的研究

山西 李志平

随着教育改革的深入，我们越来越认识到：学生的发展不在于记住了多少知识，而在于他们学会了求知的方法，更重要的是求知的过程。

在化学教学中，为了提高学生学习化学的兴趣以及帮助学生形成一种主动探求知识，并重视解决实际问题的积极学习方式，为学生的终身学习、终身发展打下良好基础，我在高一组织学生进行了“废旧电池的回收利用”的研究。对此课题的研究，我设计了三个阶段，并在每个阶段设置了明确的目标，使学生有可操作性。

一、确定课题和明确任务

1.本课题是在学生学习了高一化学第二章第四节《化学能与电能》后提出的。这是由于学生对课堂上所学的基本知识掌握起来有一定的难度，并且觉得有些枯燥，最近电视和报刊上也一直报道这个话题。目前，全世界干电池年总产量为250亿支，我国在1998年已达到140亿支/年，2002年达到180亿支/年，而回收率却不到1%，造成了大量有用金属资源的浪费，同时造成了环境污染。为了让学生关注生活，培养学生保护环境、珍惜资源、建立绿色化学的意识，并以此为基础，提供并扩展学生学习的机会和体验，激活他们对原电池原理的学习兴趣，我选了本课题作为学生的研究课题，并且分工明确，便于学生操作，具有可行性。

2.在课题确定之后，我将学生分成三个小组，并分别明确了各自的任务：

第一组：收集各种类型的电池，包括一次电池(干电池)，二次电池(蓄电池)和燃料电池，并查资料了解其工作原理、性能、特点，同时学会使用和购买。

第二组：调查了解人们对使用后的废旧电池的处理方法，查资料说明为何要回收废旧电池。

第三组：运用所学的知识和查找资料，说明如何处理回收的废旧电池，并试着设计一款新型电池。

二、课题的实践探索

在此阶段，教师是资源的开发者和指导者，并非对学生放手不管了。

学生明确了课题任务后，围绕课题寻找各种途径，主动收集和分析信息资料，调查研究和初步交流，并应用所学化学知识解决问题。但是在此阶段中，学生会遇到很多问题，诸如查找资料的方向不明确，对原电池的电极方程式不清楚等，此时教师就通过多种方式争取家长和社会的关心、理解和参与，并且教学生如何收集资料，如何写研究日记，如何利用手中的资料解决问题；如何形成自己的观点和整理结论，并且在此操作过程中不时的鼓励学生，尤其是查找资料较困难的学生，对学生给予积极的肯定和支持。

三、表达交流和评价

在学生通过各种途径完成自己的任务后，我在班内让学生以口头报告的形式开了一个研讨会，并交流了各自收集的材料和实物，发表了自己的看法和观点。现就将三个小组的研究成果总结如下：

（一）小组一

1.展示:收集的各种手机电池，1～5号电池，手表，计算器内的纽扣电池，摩托车电瓶，照相机电池等。

2.根据一次电池，二次电池和燃料电池分类写出其工作原理，主要从电极名称，电极材料工作原理来分析一次电池中的锌锰干电池，银锌纽扣式电池，锂电池，锌汞电池；二次电池中的铅蓄电池(电瓶)，镍-镉电池，银-锌蓄电池，铁-镍蓄电池；燃料电池中的铝-空气燃料电池，氢氧燃料电池，甲烷燃料电池，丁烷燃料电池。

3.分析这些电池，其中燃料电池对环境影响最小，只排放水，不排放污染空气的气体以及碳，烟，重金属等固体废气物，而且不需要充电，换一个燃料罐不到一分钟，就像通常换节电池一样，燃料电池的电流比通常的电池稳定得多，且具有一般电池无可比拟的高电容量(电量/质量)，即质轻而电足。但将这些燃料电池微型化却是很困难的事情，估计开发出可靠的市售微型燃料电池至少还要3至5年，到那个时候，手机、手提电脑、摄像机等家用便携式电器都会使用这种电池。

（二）小组二

对于一次电池，经调查周围的同学、家人、朋友等几乎是100%的将电池当作垃圾丢弃了，因为找不到回收站，储存起来占地方同时认为没必要。但我们查资料发现随意丢弃电池是不可取的，因为：

1.造成了资源的浪费

据报道：我国干电池生产年消耗锌近25万吨，约为锌的年产量的15%左右，其资源价值十分可观。另外，每年仅全国手机和免提电话淘汰的废电池就达千吨之多，其中大量的废镍镉电池，锂电池回收价值很大，废旧电池中的Zn，Mn，Cu，Hg，Pd，Cd，Ni等有色金属是宝贵的自然资源，处理100吨废旧电池能得到25吨锌，5吨锰，17吨钢皮。

2.造成环境污染

长期以来，我国生产的锌锰干电池，不论是酸性或碱性锌锰干电池，锌筒作负极均经汞齐化工艺处理，防腐剂则入汞的化合物。人们随手将废旧电池撒落在每个角落，这些电池随着外层金属的锈蚀，Hg，Cd，Ni等有害物质从电池中溢出，进入土壤或经过雨水的冲洗进入河流，进入地下水。假若焚烧垃圾时，垃圾中废旧电池内所含汞便会以汞蒸气进入大气圈。进入环境中的汞，可通过植物的吸收作用，通过动物的呼吸作用，通过饮水，通过食物链，间接或直接进入人体，并在人体内长期蓄积难以排出，损害神经和造血功能，使免疫能力下降，肾脏和骨骼受害等。因此，废旧电池的随意乱扔将给环境留下长期的，潜在的危害，正如电池业对环境危害的特点归纳为六句话：电池虽小，污染挺大，集中生产，分散污染，短期使用，长期危害。

（三）小组三：对废旧电池的处理方法有

1.专业回收：其中包括报废电池，次品电池（镉镍电池，镍氢电池聚合物锂电池等）；边角料（电池极边边角料）；废镍，废钴（钴酸锂废料）等铝壳电芯等一切含钴废料；

2.使用无汞电池，目前我国电池出口约100亿支，其中约20亿支达到无汞标准；

3.建一个专业的，能够批量处理废电池的工厂；

4.闲置手机锂电池的再利用，电动车电瓶的再利用；

5.按照危险废弃物的处理方法集中填埋或存放。但绝不能把收集的废电池用锤子敲开，回收其中有价值的电池外壳当废纸卖，而将残渣随意抛弃，因为电池包了不锈钢或碳钢外包皮，有效防止了汞的外漏，如果砸开，里面所含的汞极易渗出，电池中的有害物质将会污染环境。

学生设计的原电池：

1.水果电池：用番茄作为电解质溶液，从废电池上拆下的锌片作负极，以铜质游戏为正极组成一个原电池。

2.氢氧燃料电池：用3V～6V直流电源将0.5mol/LNa2SO4溶液电解1分钟，用一些医用纱布用棉线绑在碳电极上，在两个电极上分别富集足够的氢气和氧气，再连上从音乐卡上拆下的小灯泡就形成了燃料电池。

四、研究报告的撰写

各小组将调研过程、结果进行研究性学习的体会，写成研究报告，最后写一篇关于《废旧电池回收利用》的小论文。

总之，通过学生们的交流，大家一方面学到了原电池原理的基础知识，同时又增强了对原电池学习的兴趣；另一方面，通过收集资料学生学会了如何获得知识，对废旧电池的回收有了积极的想法，对环保有了初步的体验。激发了学生学习化学的积极性和兴趣，使学生感到化学就在身边，学习化学可以解决许多实际生活问题，培养了学生的发散思维，不断提高了学生的研究能力，培养了学生的创新精神和实践能力。

（作者单位：介休市职业中学）

（编辑 王旸）