2022-10-20
锂电池对环境的影响
电动汽车由锂电池驱动,其生产需要大量的二氧化碳排放。欧盟即将出台的新《电池法》将会产生重大影响。锂电池的成本约为73 千克二氧化碳当量/千瓦时(图 1)。生产 40 kWh(例如 Nissan Leaf)和 100 kWh(例如 Tesla)的单个电池分别排放 2920 kg 和 7300 kg CO2。
锂离子电池可分为三个主要组成部分:包含活性材料的电池、电池管理系统和电池组,即安装电池的结构。铝对于电池组组件很重要(因为它重量轻),但它是一种非常耗能的材料,占电池总碳足迹的 17%(12.4 kg CO2/kWh - 图 1)。
电池代表了锂电池生产的大部分能源和碳足迹。具体来说,电池总气候影响的40%来自电池活性材料的开采、转化和精炼步骤,其中镍、锰、钴( NCM ) 和锂被加工成正极粉末( NCM Powder - 28.5 kg CO2/kWh - 图 1)。
实际的电池生产是第二大能源需求活动,占总 CO2/kWh 的20% (14 kg CO2/kWh - 图 1)。这个数字高度依赖于工厂的产能,因为电池生产中的许多能源密集型活动都与干燥和加热有关,这些活动在大房间内进行,无论是一个还是数千个电池,所用的能量都保持不变生产。
图 1. NCM111(阴极中三分之一的镍、三分之一的钴和三分之一的锰)电池组的碳排放量(kg CO2e/kWh)。
生产锂电池的高碳足迹的原因之一是制造过程中使用的能源。如今,电池是在能源组合不太清洁的国家制造的(例如中国60% 的电力来自煤炭)。如果电池是在绿色能源(可再生能源+核能)比例较高的国家制造的(一些欧洲国家已经在这方面进行投资),那么电池的碳足迹将会减少。
其他可持续问题
另一个紧迫的问题是在一些制造电池的国家(例如刚果民主共和国) ,经过验证的强迫劳动和童工。也没有法律禁止欧盟国家接收和销售使用强迫或童工制造的产品。不幸的是,这已经发生在其他材料的开采中,而不仅仅是电池金属。
通过在欧洲国家和其他 对童工和强迫劳动进行监管的国家生产电池,世界不仅可以确保减少二氧化碳排放,还可以消除与汽车电池制造相关的道德和人性问题。
炼油厂的环境影响
锂矿开采是一种污染源,会对环境产生负面影响。然而,没有理由认为它会产生比从深层土壤中抽出石油、提炼石油并将其运送到全球各地的加油站(乘船和汽车)所造成的影响更严重的影响。所有这一切,最终只使用了 30% 的汽油能源。
发生泄漏时,抽油会产生巨大的负面影响。不幸的是,每年有数百万垃圾被洒落,危及许多物种。在到达加油站之前,原油必须经过处理,更具体地说是加热到350ºC,这会导致 大量温室气体排放。每天约有1亿桶石油被加热,炼油厂成为其运营所在城市最大的污染源。
在全球范围内,用于能源的石油中有 99%用于运输和供热,只有 1% 用于发电。在美国, 68%的石油消耗用于运输。因此,通过改用电动汽车,我们不仅可以减少道路上汽车排放的所有二氧化碳,而且还可以显着减少炼油厂的使用,从而减少它们的二氧化碳排放量。
减轻锂矿开采对环境的影响
一家德国公司开创了一种利用地热能提取锂的技术,声称不排放二氧化碳,符合欧盟严格的气候议程。该项目预计每年可生产足够 100 万个电池的锂,并可能于 2024 年开始投产,从而增强欧盟供应本国汽车电池的能力。
锂电池可以重复使用吗?
是的!旧电动汽车电池的再利用是可能的,而且正在越来越多地发生!
一旦它的“汽车”寿命结束,锂离子电池就可以进行第二次使用了。它的性能仍然足以服务于固定储能等一系列用途。固定能量电池存储充当缓冲,以管理更清洁但不可预测的能源解决方案(如风能和太阳能)的供需差异。
旧电池还可以用于其他用途,例如为路灯(加上太阳能电池板)和房屋供电——欧洲资助的项目正在为两个试点城市(葡萄牙埃武拉市和荷兰阿尔克马尔市)寻找解决方案,以便第二个-life 电池将安装在选定的家庭中。
一家国际汽车制造商正在使用 Belle-Île-en-Mer 和 Porto Santo 岛作为实验室,对使用电动汽车电池的存储和当地可再生能源产生的绿色电力进行当地分配进行全面测试。
巴黎塞纳河上的另一项举措涉及安装在巴黎游艇码头游船上的翻新电池。
锂电池可以回收吗?
是的,大部分!
锂是有限的,它不能被回收(目前),但事实上,电池的许多其他部分,包括铜和镍,绝对可以回收。电动汽车电池中锂的百分比很低(5-7%),在回收过程中,这种锂会丢失。为了克服这个问题,瑞典和挪威的研究人员已经在研究寻找回收锂的方法。
然而,回收锂电池在经济上仍然不可行。一旦有更多的旧电池可用,价格就会下降。不幸的是,现在,如果客户想要回收旧车电池,他们必须付费。
提示:如果您从某些品牌(例如蔚来)购买电动汽车,您可以租用电池而不是购买它。这对于公司在使用寿命结束时实际回收电池(而不是必须购买新材料)更具经济吸引力。
结论
如果我们想在2060年之前减少80% 的当前 排放量 ,毫无疑问,我们必须逐步去替代传统燃油汽车。
在城市驾驶电动汽车的好处将是立竿见影的:减少噪音污染和空气污染,消除温室气体和氮氧化物等毒素,NOX 是一种从发动机喷出的对空气质量和人类健康有害的化合物。
然而,电动汽车有环境成本,主要与它们的生产有关。一个更环保的解决方案将需要改变我们社会的思维方式:
•只有在绝对必要时才使用汽车(每天用 5 人的汽车运送 1 人上下班效率太低了!)
•从 私家车转向共享解决方案,例如公共交通、汽车共享等。
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