电解液对人体的危害有哪些（关注锂电池材料健康危害）

一个提问：现代人生活最离不开的东西是什么？

手机？电脑？这些都没错，但职防君想说

在生活中我们更离不开的其实是它——锂电池

锂电池藏在手机、笔记本、数码相机、电动车和新能源汽车等之中

在“一充一放”间，为高科技、快节奏的现代生活提供强力续航

但同时，锂电池的危险一面也逐渐引起人们的重视

数据显示，2022年一季度新能源汽车共发生起火事故640起

其中，电池起火是主要原因之一

此外，生产中发生锂电池原材料职业暴露也可能带来健康风险

如何安全用“锂”、安全制“锂”？

请往下看

什么是锂电池？

锂电池又称锂离子电池，是一类依靠锂离子在正极与负极之间移动来达到充放电目的的一种可充电电池。

锂电池用途广泛

自1991年首次投入市场以来，锂电作为清洁能源优秀代表，已经彻底改变了我们的生活。锂离子电池既可以为手机、电脑等便携式电子设备提供电力，又可以为电动汽车提供稳定输出的动力，同时还能用于存储太阳能和风能，为实现零化石燃料使用奠定基础。

锂电池如何充放电？

锂离子电池主要由正极（含锂化合物）、负极（碳素材料）、电解液和隔膜等四个部分组成。

电池充电时，正极上锂原子电离成锂离子和电子（脱嵌），锂离子通过电解液运动到负极得到电子，被还原成锂原子嵌入到碳层的微孔中（插入）。

电池放电时，嵌在负极碳层中的锂原子失去电子（脱插）成为锂离子，通过电解液又运动回正极（嵌入）。

锂电池的充放电过程，也就是锂离子在正负极间不断嵌入和脱嵌的过程，伴随着等当量电子的嵌入和脱嵌。锂离子数量越多，充放电容量就越高。

诺贝尔化学奖花落锂电池

2019年的诺贝尔化学奖授予了John B. Goodenough、M. Stanley Whittingham 和Akira Yoshino等三位科学家，以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的卓越贡献。

“锂”被欧洲定为有害物？

2022年，欧盟委员会宣布正在评估欧洲化学品管理局（EHCA）的一项提案，该提案将碳酸锂、氯化锂和氢氧化锂归类为对人体健康有害的材料。碳酸锂和氢氧化锂都是锂电池正极材料的上游产品，而氯化锂则可以提取金属锂并可作为锂电池的负极材料。

早在2019年12月，法国食品、环境和职业健康与安全局（ANSES）向EHCA提交了该提案，要求根据欧盟CLP法规（产品分类、标签和包装）对三种锂盐进行统一分类。

自2020年8月起，该提案一直在EHCA网站上进行公众咨询，EHCA认为，锂盐可对人类的中枢神经系统产生作用，接触过量的锂可导致出现头晕、口齿不清、手颤抖等神经症状，也可能造成甲状腺功能衰退，甚至引起胎儿发育不良，造成出生缺陷。

另外，在制备过程中如发生锂泄露，也可能造成自燃和产生有毒气体，不利于工人的健康。

EHCA风险评估委员会的最终意见将提交给欧盟委员会，欧盟委员会将决定将锂盐添加到CLP法规中的相关性。

锂电池材料的毒性

常见锂电池的主要材料中有危害的部分是正极材料和电解液。

正极材料对人体有何危害？

由于具有高体积能量密度，LCO一直是消费类锂离子电池正极材料的首选。但实验结果表明， LFP、钛酸锂（LTO）和LCO三种正极材料中，LCO能造成更严重的亚慢性炎症和肺纤维化趋势。

• 显著提高炎症

研究者合成了一系列nano-LCO并比较了nano-LCO和micro-LCO对细胞的危害作用。结果显示，nano-LCO和micro-LCO对细胞的毒害作用相当，但二者的引入均提高了细胞的死亡率。并且，micro-LCO可提高炎症因子IL-8的释放量，且micro-LCO浓度越高，IL-8释放量越大。

• 肺逐渐纤维化

有研究以NaCl、LiCl和SiO2为参照物，对比研究了C57BL/6小鼠吸入LFP、LTO和LCO后的影响。六种物质中，仅LCO导致羟脯氨酸浓度和巨噬细胞数量显著上升（羟脯氨酸的含量是反映胶原组织代谢及纤维化程度的一项重要指标）。LFP和LTO在肺组织中多呈聚集态且肺组织形态同对照组形态比较无显著差别；而吸入SiO2和LCO的小鼠肺组织中均能观察到肺胶原聚集，且呈纤维化趋势。

作为目前动力电池最主流的正极材料，NCM的毒性也值得关注。

有研究以水生生物大型蚤（Daphnia magna）为受试生物，以该蚤的繁殖率为指标，对比研究了LCO和NCM333在浓度0.1~25 mg/L范围内的急性毒性和慢性毒性。结果显示，LCO和NCM333在48 h急性毒性测试中未对大型蚤产生显著毒性，但在21 d慢性毒性测试中对大型蚤的繁殖造成显著影响。如果要保证大型蚤生存，LCO的浓度和NCM333的浓度分别不能超过0.25 mg/L和1.0 mg/L。

电解液对人体有何危害？

电解液中的主要有毒物质是锂盐和溶剂。

• 对人体有刺激性

锂盐中的高氯酸锂对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道均有刺激性。此外，由于高氯酸锂易与有机溶剂发生氧化反应，可能导致电池爆炸和燃烧等，已经很少应用于锂电池上，甚至有部分国家禁用这种材料。

• 导致肺炎和肺水肿

六氟磷酸锂，是一种无机化合物，化学式为LiPF6，主要用作锂离子电池电解质材料，是目前在锂电池制造上最为常用的原材料之一。六氟磷酸锂对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道均有强烈刺激性，可造成皮肤和呼吸道灼伤，引发咳嗽、喘息、痉挛、发炎和痉挛等呼吸道症状，重者可出现支气管炎、肺炎和肺水肿。大鼠经口急性毒性试验半数致死量LD50为50~300 mg/kg，急性毒性分级为类别3，吞咽会中毒。

此外，它的氟离子可降低血清钙离子浓度，可能导致低血钙症，长期或反复接触会对骨骼和牙齿造成损害。该物质在一定条件下会发生水解反应，生成剧毒的氟化氢（HF）气体，产生刺激性白色烟雾。

• 造成视力损害

电解液三种主要成分按质量占比，溶剂占约80%~85%，有机溶剂的使用量大，且成分多样。传统的碳酸酯和羧酸酯类有机溶剂毒性较低，但近年来有报道乙酸甲酯可造成视力损害。不少溶剂成分缺少毒性数据资料，对健康的潜在危害性仍然不容忽视。

未来如何安全用“锂”？

如果欧盟委员会最终批准根据CLP将锂盐归类为1A类（可能损害生育能力或未出生的孩子）生殖毒物的提案，使用该类生殖毒性物质的公司需要实施风险管理措施，以保护可能接触该物质的工人、用户和环境的健康和安全。