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研究考虑电动汽车电池生产的可持续性解决方案

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-01-06
 

康奈尔大学(Cornell University)研究人员调查了电动汽车能量储存设备中生命周期的经济与环境权衡。

尽管许多人认为电动汽车(EVs)可以作为一项技术有助于解决环境危机问题,但目前在这些车辆中使用的电池是存在有毒化学物质的,这些电池是有特殊的处理需求的,因此电池本身就存在可持续性问题。

电池的问题推动了康奈尔大学的一项研究,他们通过许多种方法来调查当电动汽车电池寿命结束时产生的废物相关问题。

康奈尔大学能源系统工程教授Fengqi You领导的团队利用先进电脑模拟调查电动汽车电池整个生命周期存在的环境和经济权衡,从生产到使用,再到如何最终回收和再利用。

You教授在新闻发布会中说:“所有废旧电动汽车电池应该如何处理将是一个巨大的问题。”

You教授提到现在的电动汽车的锂离子电池是为性能设计的,而不是为了回收或再次利用设计的。这种电池可以维持5到12年的生命周期,直到电池彻底失去为汽车提供动力所需的能量。You说:“现在很少有人讨论改善电池设计以实现回收或再利用的环境因素。”

了解权衡

研究人员进行了一次电动汽车电池生命周期的分析,其中考虑了电池材料和技术等多方面选择,特别是当前经济因素是如何推动电池制造决策的。

该研究的其中一个方向是通过钴来试验,在生产过程中钴是一种很常见的电池材料。康奈尔大学工程系主任,同时也是该研究的共同领导人Lynden Archer解释研究团队在模拟试验中展示了电动汽车电池中使用正负极之间的权衡。

钴是通过采矿获得的,这对环境也会造成破坏。在使用童工和剥削世界上较贫困地区的工人方面,钴矿开采也存在道德问题。

Archer解释道,这导致这种材料“通常被认为是‘电气化’未来所需的低成本电池中不可取的”。

然而,钴在电动汽车电池方面具有经济优势和材料优势,因为钴在阴极可以延长电池的使用寿命,增加了再次使用和材料回收的选择。

研究人员说,在考虑电动汽车电池材料的使用以实现更可持续的未来时,这些利益必须得到平衡。

 

图中展示的是一种典型的锂离子电池的生命周期,这种电池现在用在驱动电动汽车,并具有回收和再利用的潜在选择

实现可持续的生命周期

康奈尔大学研究团队的分析同时发现了,如果电动汽车电池在回收之前再利用,那么电池的碳足迹可以减少17%。

一种方法是通过容量降低的废旧电动汽车电池建立可以储存风能和太阳能的发电站。

研究人员还在研究当前的困难,回收设施必须分解电动汽车电池,以回收内部可再用的材料。具体来说,团队考虑电动汽车电池使用石墨作为阳极活性材料,这种材料很难回收,燃烧时会排放二氧化碳。

康奈尔大学的一位研究生Yanqiu Tao也参与了这项研究,他指出,解决这个问题的一个办法可能是政策制定者考虑如何激励回收技术,优化电池的可持续性。例如,立法者可以促进石墨分离或新兴的回收方法,以减少电池中使用这种材料对环境的影响。

 

中国化学与物理电源行业协会 杨柳翻译

2022.1.5

 
关于我们:中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写:CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的全国性、行业性、非营利性的社会组织。协会成立于1989年12月,现有530多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会、储能应用分会、动力电池应用分会和电池隔膜分会等十个分支机构。
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