8【深度研究】面向“双碳”战略目标的锂离子电池生命周期评价：框架、方法与进展.pdf

![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/30268395-5013d11cdd32b137.png) ![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/30268395-7950f3a34b4efc90.png) ![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/30268395-e439bacdc538d351.png) ![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/30268395-f380d54ace807cfc.png) # 锂离子电池生命周期评价：迈向“双碳”目标的关键 在全球“双碳”战略的大背景下，锂离子电池作为清洁能源的重要载体，其全生命周期的碳足迹追踪和环境指标评价成为了研究热点。本文将带你深入了解锂离子电池生命周期评价的相关知识。 ## 一、生命周期评价（LCA）的基本框架与方法 ### （一）定义与标准 LCA方法始于20世纪70年代，是一种通过材料使用、能源消耗和废物排放来评估产品、生产过程和活动对环境影响的方法。国际标准化组织（ISO）制定了相关标准，我国也对应制定了GB/T系列标准。 ### （二）基本框架 LCA主要包括目标与范围界定、生命周期清单（LCI）分析、生命周期影响评估（LCIA）和结果解释四个相互联系的阶段。对于锂离子电池的LCA，研究对象可以是整个电池或某个部件，系统边界目前主要集中在电池生产、使用、回收等环节。 ### （三）基本方法 从方法论上LCA可分为归因LCA和结果LCA；从清单制定流程上可分为基于过程的、投入产出的和混合的生命周期评价方法；从组织层面可分为产品级、组织级别、消费者级别和区域级别LCA。 ### （四）环境评价指数 通过LCA可以对各种足迹与环境指标进行量化计算，常见的环境指标包括人体健康、生态质量、气候变化、资源消耗等。 ## 二、锂离子电池全生命周期的碳排放与环境指标评价 ### （一）概述 锂离子电池的全生命周期可分为电池生产、电池使用、电池退役与回收三个阶段。不同类型的锂离子电池由于原材料、生产工艺、电池性能和回收工艺的不同，需要进行个性化的LCA研究。 ### （二）电池生产 1. **原材料提取与加工** - 常见的电池原材料包括锂、钴、镍、石墨和锰等，它们的提取和加工过程复杂且耗能，是生产相关碳排放的主要贡献者。 - 由于电池原材料具有多样性且分布广泛，收集可靠性的数据直接决定计算结果的准确性。 2. **电池部件制造与组装** - 锂离子电池的制造可分为电池部件制造与电池组装，整个过程需要消耗大量的电能与天然气。 - 电池制造阶段的碳排放计算应根据不同的材料及能源清单进行具体计算。 3. **生产阶段的碳排放** - 生产阶段的碳排放是电池全生命周期碳排放的主要来源，正极材料生产是主要的碳排放来源。 - 电池的材料体系及生产地点是碳排放的主要变量，准确评估电池生产阶段的碳排放具有挑战性。 ### （三）电池使用 1. **使用阶段的碳排放** - 使用阶段占据了电池全生命周期的大部分时间，是主要碳排放来源之一。 - 计算电池使用阶段的碳排放和环境影响时，需要考虑电池的充放电效率、充放电深度、衰减速度及使用寿命等技术性因素。 2. **新兴技术的影响** - 新兴技术如车辆到家庭（V2H）系统和车辆到电网（V2G）技术可以减少电池使用阶段的碳排放。 ### （四）梯次利用 1. **碳排放计算** - 梯次利用可延长锂离子电池的使用寿命，其碳排放主要来源于消耗电力带来的间接排放。 - 在计算梯次利用期间的碳排放时，应该按新电池与退役电池的价格比分担新电池生产阶段的碳排放。 2. **技术挑战** - 退役电池的自动化拆解是行业难题，发展机器人自动拆解与检测技术对提高梯次利用的经济性与降排减碳有益。 ### （五）电池回收与再制造 1. **回收方法** - 目前电池回收方法主要有湿法回收、火法回收和直接回收，它们的回收工艺、回收产物及能耗各不相同。 - 发展绿色、短进程、低能耗与全组分的回收方法是重要趋势。 2. **碳排放收益** - 回收废旧电池材料能减少原材料的开采及提取，带来较大的碳排放及环境收益。 - 不同类型的电池在不同回收方法下的碳排放收益不同。 ### （六）锂离子电池“技术 - 生态 - 价值”综合评价 锂离子电池具有多重属性，需要从技术链、状态链与价值链等多个维度进行综合评估，构建“技术 - 生态 - 价值”综合评价框架。 ## 三、锂离子电池生命周期评价的机遇与挑战 ### （一）机遇 在国家“双碳”战略的驱动下，锂离子电池全产业链迎来低碳与绿色化发展的重大机遇。 ### （二）挑战 1. **减碳意识与行动** - 现阶段减碳意识与实质性行动需要进一步强化，碳排放管理与激励机制尚需建立与完善。 2. **碳排放核算标准** - 电池全生命周期碳排放核算标准、碳足迹认证、碳排放披露等还处于起步阶段，上下游供应链中数据的不透明导致碳足迹追踪与管理的不便。 3. **技术重视不足** - 产业链上各企业重视技术与成本指标，对碳排放与环境指标重视不够，对减碳技术的研究与升级动力不足。 4. **回收技术发展** - 低碳与低排放的电池回收技术需要发展。 ## 四、锂离子电池资源与供应链风险评估 ### （一）资源风险 锂离子电池正极需要大量的锂、钴、锰、镍等原材料，这些材料在地球上的储量有限且分布不均，随着电池需求的增长，资源风险不可忽视。 ### （二）供应链风险 锂离子电池的关键原材料在全球分布不均，呈现分布相对集中、区域差异大的特点，存在供应链风险。 ## 五、全生命周期内的潜在减碳措施 ### （一）能源脱碳 能源绿色化是锂离子电池全生命周期碳减排的基础与源头，推动能源转型及加快构建高比例可再生能源电力系统建设至关重要。 ### （二）体系创新 通过对电池材料体系的创新，提升电池的能量密度与循环寿命，可降低锂离子电池的全生命周期的碳排放。 ### （三）智能制造 电池生产与制造的智能化程度的提高可使生产效率提升、能耗降低、良品率提高与原材料损耗降低，有利于碳排放的降低。 ### （四）优化管理 通过锂离子电池的全生命周期精细化管理，延长电池寿命，从而降低电池成本及碳排放。 ### （五）材料回收 废旧电池的材料回收利用能够最大化电池全生命周期使用价值，有效减少新电池的碳排放，同时缓解资源风险与增强供应链韧性。 ### （六）碳捕集技术 在碳中和的驱动下，碳捕集技术引起了全球关注，配合使用碳捕集与封存等先进减碳技术为辅助手段，助力锂离子电池全产业链的碳中和。 锂离子电池的生命周期评价对于实现“双碳”战略目标至关重要。虽然目前面临着诸多挑战，但通过不断完善碳排放核算标准、加强减碳技术研发、发展电池回收技术以及合理评估资源与供应链风险等措施，锂离子电池有望在未来实现更低碳、更环保的发展，为全球能源转型和可持续发展做出重要贡献。 ## 获取更多双碳资料 添加VX baomafenxiang520 ![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/30268395-69d068bf2845570f.png) - **203060双碳文库 ，一个地产人运营的专业的碳达峰碳中和分享网站** - **2万份专业资料分享** - **http://www.203060.com** - **【会员目录】浏览器打开 https://203060.vip/soso.html** - **【加入会员】需要整体打包下载，持续更新的，请加入会员！** - **【会员福利】加入终身会员，赠送价值999元的全网收费资源集合。** 本文由[mdnice](https://mdnice.com/?platform=6)多平台发布
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