电动汽车锂离子DETA蓄电池用于储能系统的全生命周期评估
发布时间：2026-07-04 09:32:27 点击： 次
储能电池是可再生能源发电运用中确保其运转的重要组成部分。现在首要的储能电池是铅酸电池（LABs）存在能量密度低和循环寿数短的问题。跟着新能源轿车的开展，亟需处理的退役锂离子电池数量日益增多。退役锂离子电池仍保留约80%的容量，可运用于储能体系为防止能量糟蹋。本文中，磷酸铁锂(LFP)电池，锂镍钴锰氧化物（NCM）电池（电动车常用）与铅酸电池（储能体系常用）的储能体系以其作为研讨目标。这些大型多人在线游戏的环境影响完好生命周期采用生命周期评价（LCA）办法对二者进行了比较，并对电池出产阶段关键环节进行敏感性分析，重点考察了首要奉献数据。结果表明：锂离子电池在出产阶段的环境影响高于铅酸电池，但其具有更优的环境体现在运用阶段因其更高的充放电效率而具有优势。总体而言，磷酸铁锂电池的环境功能更优，尤其体现在碳排放, 土壤酸化及非生物资源耗竭铅酸蓄电池在臭氧损耗、生态毒性和其他环境影响因素方面更具优势。%% ，但对某些环境指标会发生负面影响。二次运用可防止电池出产过程中的高能耗与高排放环节，到达环境保护意图。研讨结果表明，抛弃锂离子电池经过再运用可完成电池价值的最大化，这将在必定程度上促进清洁电力开展，并进一步减轻环境负担。出产阶段对各种环境影响最大，经过收回运用可有用缓解这一状况。 %% NCM %% 电池的收回具有更显著的环境效益。LFP电池的物理收回技能在环境友好性方面优于 %% 湿法冶金在生态毒性和富营养化方面%% ，但对某些环境指标会发生负面影响。二次运用可防止电池出产过程中的高能耗与高排放环节，到达环境保护意图。研讨结果表明，抛弃锂离子电池经过再运用可完成电池价值的最大化，这将在必定程度上促进清洁电力开展，并进一步减轻环境负担。但是，其对部分环境指标存在负面影响。经过二次运用可躲避电池出产过程中的高能耗与高排放环节，然后完成环保意图。研讨结果表明，抛弃锂离子电池的再运用能够最大化电池价值，这亦将在必定程度上推进清洁电力开展，并进一步减轻环境负担。 in terms of ecotoxicity and eutrophication, but it has negative effects on some environmental indicators. Secondary utilization can avoid the high energy consumption and high emission process of battery production and achieve the purpose of environmental protection. According to the results, discarded lithium-ion batteries can be reused to maximize the value of batteries, which will also promote the development of clean electricity to a certain extent and further reduce the burden on the environment.
为最大化运用电池并削减能源糟蹋与环境污染，退役锂离子电池可运用于对电池能量密度要求较低的场景，例如储能电池。当时，以风力发电和太阳能发电为代表的可再生能源发电正蓬勃开展[8,9]。但是受光照强度、风力等自然条件限制，其所发生的能量具有间歇性且存在电压动摇，难以稳定向电网供电。迄今为止，可再生能源发电仍无法完成大规模运用[10]。储能体系（ESS）是保证可再生能源发电运转的重要组成部分。ESS是一种将能量（通常为电能）转换为可存储介质中的其他方式，并在需求时从头转化为电能的体系[11]。当发电体系运转时ESS存储能量，在能源需求顶峰时开释能量，然后削减间歇性影响并进步输配电网络的安全性[12]。电化学储能体系（ESS）的首要方式包含抽水蓄能（PHS）、压缩空气储能（CAES）和化学电池储能（BES）[13]。其间，PHS与CAES存在建设成本高、地舆条件要求严厉等问题，致使其开展遭到必定限制[[14], [15], [16]]。化学电池不依赖基础设施条件，且具有响应速度快、模块化程度高、循环寿数长等优势[17,18]。现在最常用的储能电池包含铅酸电池(LABs)、锂离子电池(LIBs)、液流电池等。其间铅酸电池因其技能成熟、工艺简略且制形成本低廉，成为运用最广泛的储能电池。但铅酸电池存在能量密度低、循环寿数短、放电深度缺乏等首要缺点，且在环境温度过高或过低时会呈现严重的电池容量衰减问题[[19], [20], [21]]。在100%放电深度(DOD)条件下，铅酸蓄电池通常经历200-300次规范循环后容量会衰减至80%[22]。相比之下，锂离子电池具有更高的能量密度，可达铅酸电池的3-4倍。此外，其充放电效率更高且循环寿数更长。研讨表明，磷酸铁锂电池在1000次循环后仍能坚持95%以上的容量[23]。因而，锂离子电池可代替铅酸电池，在储能范畴具有宽广的运用远景[24]。
电池制作阶段是一个高能耗过程，同时也会发生很多污染物排放。多位学者正考虑将退役电动轿车电池用于储能，以下降电池出产环节的环境影响并进步电池运用率。Ahmadi等[25]研讨发现，锂离子电池的制作阶段在整个电池组生命周期中占有最首要的环境影响，而二次运用对大都影响类别均有益处。Koh等[26]评价了钛酸锂(LTO)电池、磷酸铁锂电池、铅酸电池及不同初/次生寿数配比的钠离子电池在储能体系中的功能，验证了次生寿数电池运用于储能体系的可靠性。Wang等[27]对比了磷酸铁锂电池直接收回与储能体系次生运用后再收回的效益差异，研讨表明储能体系中的磷酸铁锂电池次生运用可有用下降锂离子电池全生命周期化石燃料消耗。若超过50%的锂离子电池能被二次运用，大部分环境影响将得以抵消。基于上述研讨成果，锂离子电池的梯次运用具有可行性。但是，上述研讨多聚集于锂离子电池的出产、运用与收回环节，却忽视了与现有储能电池技能（尤其是铅酸电池）的对比研讨。相关研讨较为匮乏，且现有背包数据亦不完好。
引言
为应对全球变暖与资源枯竭等环境问题，各国已制定可持续开展战略以削减碳排放。轿车作为碳排放的重要来历，内燃机轿车（ICEVs）因消耗化石燃料并发生很多温室气体排放，加剧了环境问题。鉴于此，全球各国正大力推广电动轿车（EVs）以代替内燃机轿车，然后下降道路运输范畴的碳排放[1]。当时，新能源轿车在中国开展迅速，其间电动轿车占有较大比重。2021年中国新能源轿车保有量达784万辆，其间电动轿车640万辆，较2020年增加59.25%[2]。跟着电动轿车的快速开展，动力电池退役问题随之显现。当锂离子电池容量衰减至初始容量的80%以下时，便无法继续运用于电动轿车[3]。新能源轿车数量的激增带来了潜在的电池收回压力。若处理不妥，作废锂离子电池将形成巨大的资源糟蹋和环境污染。为下降作废锂离子电池的环境影响，通常采用收回与再运用策略。在中国电动轿车范畴，磷酸铁锂（LFP）电池与镍钴锰酸锂（NCM）电池运用广泛。经过收回电池中的贵金属及其他原材料，可获得更优的环境效益与经济效益。常用的收回办法包含湿法冶金、火法冶金和物理收回[4]。收回过程产物或许是金属合金、高纯金属、中心产物或需进一步加工的原料、活性电池材料或其前驱体[5]。但是电解质无法被有用收回[6,7]。虽然收回能进步资源运用率、防止糟蹋并削减环境污染，但其工艺杂乱且或许导致高能耗。部分技能尚未成熟，若处理不妥或许形成二次污染。此外，当电池寿数终止时，大部分能量仍未被运用。若电池在运用阶段结束后直接进入收回流程，将导致巨大的能源糟蹋。为最大化运用电池并削减能源糟蹋与环境污染，退役锂离子电池可运用于对电池能量密度要求较低的场景，例如储能电池。当时，以风力发电和太阳能发电为代表的可再生能源发电正蓬勃开展[8,9]。但是受光照强度、风力等自然条件限制，其所发生的能量具有间歇性且存在电压动摇，难以稳定向电网供电。迄今为止，可再生能源发电仍无法完成大规模运用[10]。储能体系（ESS）是保证可再生能源发电运转的重要组成部分。ESS是一种将能量（通常为电能）转换为可存储介质中的其他方式，并在需求时从头转化为电能的体系[11]。当发电体系运转时ESS存储能量，在能源需求顶峰时开释能量，然后削减间歇性影响并进步输配电网络的安全性[12]。电化学储能体系（ESS）的首要方式包含抽水蓄能（PHS）、压缩空气储能（CAES）和化学电池储能（BES）[13]。其间，PHS与CAES存在建设成本高、地舆条件要求严厉等问题，致使其开展遭到必定限制[[14], [15], [16]]。化学电池不依赖基础设施条件，且具有响应速度快、模块化程度高、循环寿数长等优势[17,18]。现在最常用的储能电池包含铅酸电池(LABs)、锂离子电池(LIBs)、液流电池等。其间铅酸电池因其技能成熟、工艺简略且制形成本低廉，成为运用最广泛的储能电池。但铅酸电池存在能量密度低、循环寿数短、放电深度缺乏等首要缺点，且在环境温度过高或过低时会呈现严重的电池容量衰减问题[[19], [20], [21]]。在100%放电深度(DOD)条件下，铅酸蓄电池通常经历200-300次规范循环后容量会衰减至80%[22]。相比之下，锂离子电池具有更高的能量密度，可达铅酸电池的3-4倍。此外，其充放电效率更高且循环寿数更长。研讨表明，磷酸铁锂电池在1000次循环后仍能坚持95%以上的容量[23]。因而，锂离子电池可代替铅酸电池，在储能范畴具有宽广的运用远景[24]。
电池制作阶段是一个高能耗过程，同时也会发生很多污染物排放。多位学者正考虑将退役电动轿车电池用于储能，以下降电池出产环节的环境影响并进步电池运用率。Ahmadi等[25]研讨发现，锂离子电池的制作阶段在整个电池组生命周期中占有最首要的环境影响，而二次运用对大都影响类别均有益处。Koh等[26]评价了钛酸锂(LTO)电池、磷酸铁锂电池、铅酸电池及不同初/次生寿数配比的钠离子电池在储能体系中的功能，验证了次生寿数电池运用于储能体系的可靠性。Wang等[27]对比了磷酸铁锂电池直接收回与储能体系次生运用后再收回的效益差异，研讨表明储能体系中的磷酸铁锂电池次生运用可有用下降锂离子电池全生命周期化石燃料消耗。若超过50%的锂离子电池能被二次运用，大部分环境影响将得以抵消。基于上述研讨成果，锂离子电池的梯次运用具有可行性。但是，上述研讨多聚集于锂离子电池的出产、运用与收回环节，却忽视了与现有储能电池技能（尤其是铅酸电池）的对比研讨。相关研讨较为匮乏，且现有背包数据亦不完好。