2024動力電池碳足跡及低碳循環(huán)發(fā)展白皮書

動力電池碳足跡及低碳循環(huán)發(fā)展白皮書?2023動力電池碳足跡及低碳循環(huán)發(fā)展白皮書?2023目錄企業(yè)踐行全球發(fā)展倡議，加速實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)背景介紹新能源汽車增長帶動動力電池產(chǎn)量激增 1.458910政策及市場雙輪驅(qū)動，電池碳足跡正逐漸成為全球貿(mào)易的焦點(diǎn)之一電池回收關(guān)注度日漸高漲 研究目的及意義 電池特性與制造工藝電池性能比較 2.112工藝流程 2.213電池各部件質(zhì)量占比 2.314電池全生命周期評價(jià)方法全生命周期評價(jià)方法介紹 電池生命周期階段介紹 全生命周期評估界限與范圍 數(shù)據(jù)來源 3.1161820電池生命周期碳排放分析電池包碳足跡分析 不同技術(shù)類型電池包跨期碳足跡比較 不同技術(shù)類型電池包跨生命周期階段碳足跡比較 4.1232324電池電芯碳排熱點(diǎn)分目錄企業(yè)踐行全球發(fā)展倡議，加速實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)背景介紹新能源汽車增長帶動動力電池產(chǎn)量激增 1.458910政策及市場雙輪驅(qū)動，電池碳足跡正逐漸成為全球貿(mào)易的焦點(diǎn)之一電池回收關(guān)注度日漸高漲 研究目的及意義 電池特性與制造工藝電池性能比較 2.112工藝流程 2.213電池各部件質(zhì)量占比 2.314電池全生命周期評價(jià)方法全生命周期評價(jià)方法介紹 電池生命周期階段介紹 全生命周期評估界限與范圍 數(shù)據(jù)來源 3.1161820電池生命周期碳排放分析電池包碳足跡分析 不同技術(shù)類型電池包跨期碳足跡比較 不同技術(shù)類型電池包跨生命周期階段碳足跡比較 4.1232324電池電芯碳排熱點(diǎn)分析 正極 負(fù)極 4.2262628電池碳減排潛力探索能源結(jié)構(gòu) 電池設(shè)計(jì)及包裝 技術(shù)路徑 電池回收 回收方法及流程 回收方式碳排放評價(jià) 企業(yè)回收行動 企業(yè)案例 5.431323435353940445.5總結(jié)與建議總結(jié) 建議 6.16.24748發(fā)展形勢與展望新能源汽車碳中和發(fā)展目標(biāo)明確，動力電池碳足跡管理與碳減排是當(dāng)前關(guān)鍵任務(wù)之一 政府和企業(yè)亟需構(gòu)建碳足跡管理體系，相關(guān)核算標(biāo)準(zhǔn)、方法論等跨國互認(rèn)也是未來趨勢 跨國頭部企業(yè)挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，新型商業(yè)合作新模式或隨之出現(xiàn) 7.15050527.27.3聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展17項(xiàng)目標(biāo)聯(lián)合國全球契約十項(xiàng)原則2企業(yè)踐行全球發(fā)展倡議，加速實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)當(dāng)前，地緣政治沖突頻現(xiàn)，不確定性持續(xù)上升，聯(lián)合國呼吁各國以氣候等迫在眉睫的全球性問題為突破口，加強(qiáng)國際合作（聯(lián)合國事務(wù)，2021）。在此背景下，中國國家主席習(xí)近平于2021年企業(yè)踐行全球發(fā)展倡議，加速實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)當(dāng)前，地緣政治沖突頻現(xiàn)，不確定性持續(xù)上升，聯(lián)合國呼吁各國以氣候等迫在眉睫的全球性問題為突破口，加強(qiáng)國際合作（聯(lián)合國事務(wù)，2021）。在此背景下，中國國家主席習(xí)近平于2021年9月21日在第七十六屆聯(lián)合國大會一般性辯論上提出全球發(fā)展倡議，為推動國際社會形成合力，破解發(fā)展赤字難題，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展議程貢獻(xiàn)中國方案和中國智慧。全球發(fā)展倡議就減貧、糧食安全、抗疫和疫苗、發(fā)展籌資、氣候變化和綠色發(fā)展、工業(yè)化、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、數(shù)字時(shí)代互聯(lián)互通等八大重點(diǎn)領(lǐng)域提出合作設(shè)想和方案（中國外交部，2022）。100多個來自歐盟、東南亞國家聯(lián)盟和非洲聯(lián)盟的國家表示支持全球發(fā)展倡議，五大洲50多個國家加入了“全球發(fā)展倡議之友小組”（中國外交部，2022）。全球發(fā)展倡議得到了聯(lián)合國秘書長安東尼奧·古特雷斯，以及包括聯(lián)合國全球契約組織、聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署、聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)和社會事務(wù)部、聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織、聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織等在內(nèi)的聯(lián)合國機(jī)構(gòu)的支持（中國外交部，2022）。聯(lián)合國秘書長古特雷斯在于2022年5月9日在紐約聯(lián)合國總部舉行的“全球發(fā)展倡議之友小組”高級別視頻會議上發(fā)表視頻致辭時(shí)說：“我們正快速接近實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)進(jìn)程的中間點(diǎn)，但卻遭遇挫折，我們必須也能夠做得更好。”他認(rèn)為，圍繞全球發(fā)展倡議開展的討論可以帶來顯著變化，促進(jìn)各國在發(fā)展領(lǐng)域取得進(jìn)展。中國政府將落實(shí)全球發(fā)展倡議的重要舉措包括創(chuàng)設(shè)“全球發(fā)展和南南合作基金”，加大對中國—聯(lián)合國和平與發(fā)展基金的投入，成立全球發(fā)展促進(jìn)中心等（中國外交部，2022）。氣候變化和綠色發(fā)展是全球發(fā)展倡議八大重點(diǎn)領(lǐng)域之一，直接影響人類賴以生存和發(fā)展的基本要素，如糧食安全和住房安全等。在全球開展跨部門跨行業(yè)氣候合作有助于大力推動構(gòu)建更美好的社會。聯(lián)合國全球契約組織于2022年6月在聯(lián)合國全球契約組織領(lǐng)導(dǎo)人峰會期間面向全球官方發(fā)布了《中國戰(zhàn)略》，確定了七大重點(diǎn)工作領(lǐng)域，包括應(yīng)對氣候變化、縮小不平等、促進(jìn)體面勞動、集體行動反對腐敗、支持參與“一帶一路”倡議的企業(yè)加速實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)、通過中非企業(yè)可持續(xù)發(fā)展合作加強(qiáng)“南南合作”、依托“全球發(fā)展倡議”促進(jìn)商業(yè)創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)伙伴關(guān)系。與此同時(shí)，中國戰(zhàn)略確定的多項(xiàng)舉措將更好、更快地幫助中國企業(yè)在實(shí)現(xiàn)零碳、公正轉(zhuǎn)型、可持續(xù)供應(yīng)鏈等諸多方面形成積極的集體影響力，從而加速推動《巴黎協(xié)定》和《2030可持續(xù)發(fā)展議程》在中國和全球的落實(shí)。聯(lián)合國全球契約組織于2022年發(fā)起“企業(yè)踐行全球發(fā)展倡議，加速實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)”（GDIforSDG）試點(diǎn)項(xiàng)目，旨在通過搭建跨部門合作伙伴關(guān)系，采取全價(jià)值鏈思維，促成不同行業(yè)部門之間的相互協(xié)作以及資源和能力整合，探索和落地在環(huán)境氣候和財(cái)務(wù)兩個維度均可持續(xù)的商業(yè)模式，從項(xiàng)目落地、思想引領(lǐng)、活動對話等多個維度，加速探索、實(shí)踐和推廣涵蓋零碳轉(zhuǎn)型、減塑行動、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、海洋生態(tài)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新等全球性議題的解決方案。2022年11月5日，在第五屆虹橋國際經(jīng)濟(jì)論壇“踐行全球發(fā)展倡議，建設(shè)世界一流企業(yè)”平行論壇上，聯(lián)合國全球契約組織正式發(fā)起GDIforSDG一期試點(diǎn)項(xiàng)目，旨在“攜手緩解海洋塑料污染，團(tuán)結(jié)助力低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型”，并從循環(huán)塑料的跨行業(yè)商業(yè)再利用和社會全域回收體系兩個方向同時(shí)推進(jìn)。13家創(chuàng)始成員包括：3M、阿里巴巴、中國節(jié)能環(huán)保集團(tuán)、廈門航空、達(dá)能、榮耀、聯(lián)想、美寶國際、諾維信、百事、康師傅控股、陶朗和國際竹藤組織。隨后，安踏、太平洋財(cái)險(xiǎn)等企業(yè)也相繼加入。GDIforSDG一期試點(diǎn)項(xiàng)目將持續(xù)向多領(lǐng)域、多區(qū)域深入推進(jìn)，務(wù)實(shí)落地更多的基于創(chuàng)新的跨行業(yè)合作成果落地。2023年8月，聯(lián)合國全球契約組織啟動GDIforSDG二期試點(diǎn)項(xiàng)目，攜手企業(yè)、政府、智庫等在內(nèi)的多相關(guān)方推動新能源動力電池循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并于9月14日在中國遼寧省沈陽市召開首次項(xiàng)目研討會。在應(yīng)對氣候危機(jī)的進(jìn)程中，交通運(yùn)輸部門是溫室氣體排放的最大來源之一。值得欣慰的是，電動汽車產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展，并被視為解決溫室氣體排放增加問題的重要方案之一。就全球范圍而言，電動汽車在中國、歐洲和美國等主要市場起步較早，發(fā)展迅猛，這將為廣大發(fā)展中國家更廣泛地采用電動汽車提供了強(qiáng)有力的經(jīng)濟(jì)案例參考。同時(shí)，電動汽車行業(yè)將在新興市場釋放更大的發(fā)展?jié)摿?，這將不僅僅體現(xiàn)在環(huán)境和氣候?qū)用妫€涵蓋經(jīng)濟(jì)與社會維度，比如：提供更多的新型就業(yè)機(jī)會、激發(fā)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、加速基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)程等等。由此可見，電動汽車行業(yè)的綠色、低碳及韌性發(fā)展對于加速推動2030可持續(xù)發(fā)展議程以及實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標(biāo)十分重要。該白皮書報(bào)告將聚焦新能源動力電池行業(yè)全價(jià)值鏈上的多重利益相關(guān)方以及其行動實(shí)踐，從全生命周期角度對動力電池的回收、再利用和處置進(jìn)行分析研究，并通過企業(yè)案例為企業(yè)和相關(guān)方提供實(shí)踐參考，從而推動低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。企業(yè)通過踐行全球發(fā)展倡議，以務(wù)實(shí)行動為導(dǎo)向，創(chuàng)新為驅(qū)動力，攜手推動氣候行動和綠色發(fā)展，并為可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs）的加速實(shí)現(xiàn)作出積極貢獻(xiàn)。聯(lián)合國全球契約組織作為世界上最大的推進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的國際組織，將持續(xù)團(tuán)結(jié)全球企業(yè)，發(fā)揮引領(lǐng)作用，動員更多的不同行業(yè)企業(yè)參與GDIforSDG項(xiàng)目中來，積極推動2030可持續(xù)發(fā)展議程。3背景介紹4背景介紹4背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望1.1新能源汽車增長帶動動力電池產(chǎn)量激增交通運(yùn)輸是全球空氣污染的主要來源之一。根據(jù)國際能源署（IEA）數(shù)據(jù)，交通運(yùn)輸使用的能源91%來自石化產(chǎn)品，其消耗產(chǎn)生尾氣污染，造成大量的二氧化碳（CO2）排放。2021年交通運(yùn)輸產(chǎn)生的CO增長至77億噸，約占全球CO排放總量的21%1。22交通運(yùn)輸部門脫碳，對于實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》提出的溫控目標(biāo)十分重要。通過大力推廣電能驅(qū)動的電動汽車，替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)為驅(qū)動的燃油車可有效減少交通運(yùn)輸產(chǎn)生的CO2排放。以電動汽車為主的新能源汽車已成為世界各國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，各國正大力發(fā)展電動汽車，以迅速推動交通系統(tǒng)向清潔交通系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。全球電動車銷售量呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢，2022年全球電動汽車總數(shù)達(dá)到2600萬輛，與2021年相比增長了60%2（見圖1）。歐洲新能源車也呈現(xiàn)快速增長的趨勢。根據(jù)歐洲汽車制造商協(xié)會（ACEA）的數(shù)據(jù)，2020年歐洲新能源汽車銷量達(dá)到了137.4萬輛，同比增長117%。中國新能源汽車市場總量居于國際領(lǐng)先地位，自2015年起保有量保持全球第一，2022年中國新能源汽車保有量約1310萬輛，占汽車總量的4.10%3。插電式混動和純電動汽車保有量（百萬輛）來源：IEA4（圖1）中國歐洲美國其他3020 100201020112012 20132014201520162017201820192020背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望1.1新能源汽車增長帶動動力電池產(chǎn)量激增交通運(yùn)輸是全球空氣污染的主要來源之一。根據(jù)國際能源署（IEA）數(shù)據(jù)，交通運(yùn)輸使用的能源91%來自石化產(chǎn)品，其消耗產(chǎn)生尾氣污染，造成大量的二氧化碳（CO2）排放。2021年交通運(yùn)輸產(chǎn)生的CO增長至77億噸，約占全球CO排放總量的21%1。22交通運(yùn)輸部門脫碳，對于實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》提出的溫控目標(biāo)十分重要。通過大力推廣電能驅(qū)動的電動汽車，替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)為驅(qū)動的燃油車可有效減少交通運(yùn)輸產(chǎn)生的CO2排放。以電動汽車為主的新能源汽車已成為世界各國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，各國正大力發(fā)展電動汽車，以迅速推動交通系統(tǒng)向清潔交通系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。全球電動車銷售量呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢，2022年全球電動汽車總數(shù)達(dá)到2600萬輛，與2021年相比增長了60%2（見圖1）。歐洲新能源車也呈現(xiàn)快速增長的趨勢。根據(jù)歐洲汽車制造商協(xié)會（ACEA）的數(shù)據(jù)，2020年歐洲新能源汽車銷量達(dá)到了137.4萬輛，同比增長117%。中國新能源汽車市場總量居于國際領(lǐng)先地位，自2015年起保有量保持全球第一，2022年中國新能源汽車保有量約1310萬輛，占汽車總量的4.10%3。插電式混動和純電動汽車保有量（百萬輛）來源：IEA4（圖1）中國歐洲美國其他3020 100201020112012 20132014201520162017201820192020202120221“Transport”(Paris:IEA,2022),/re-ports/transport.動力電池作為新能源汽車的核心部件，在新能源汽車發(fā)展過程中起到關(guān)鍵性作用。在交通部門電氣化轉(zhuǎn)型，新能源汽車增速迅猛的情況下，全球?qū)恿﹄姵氐男枨笠苍谥鸩脚噬８鶕?jù)Statista預(yù)測（如圖2），預(yù)計(jì)2050年動力電池需求量將達(dá)到6530吉瓦時(shí)（GWh），約為2020年的600倍。2RolandIrle,“GlobalEVSalesfor2022,”accessedMarch2,2023,/.經(jīng)濟(jì)參考報(bào),“2022年我國新能源汽車保有量同比增長近七成,”n.d.,/2023-01/12/c_1310689914.htm.4“GlobalEVOutlook2023”(IEA,n.d.),/assets/dacf14d2-eabc-498a-8263-9f97fd5dc327/GEVO2023.pdf.5背景介紹電池特性與制造工藝電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望2020-2050年全球電動汽車電池需求預(yù)測5（圖2）700060005000400030002000100002020202520302035204020452050中國是動力電池生產(chǎn)制造大國。自2014年全球新能源汽車進(jìn)入快速發(fā)展階段以來，中國動力電池行業(yè)出貨量高速增長。據(jù)鋰電行業(yè)研究機(jī)構(gòu)高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2022年中國動力電池出貨量480GWh，同比增長超1倍6。中國動力電池的裝車量近年來也呈現(xiàn)出逐步提升的趨勢，2021年達(dá)到154.5GWh7。在車載電池中，鋰離子電池以其能量密度高、循環(huán)壽命長等特點(diǎn)成為新能源車使用的主要動力電池類型，在減少道路交通排放方面發(fā)揮著核心作用。其中磷酸鐵鋰電池（背景介紹電池特性與制造工藝電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望2020-2050年全球電動汽車電池需求預(yù)測5（圖2）700060005000400030002000100002020202520302035204020452050中國是動力電池生產(chǎn)制造大國。自2014年全球新能源汽車進(jìn)入快速發(fā)展階段以來，中國動力電池行業(yè)出貨量高速增長。據(jù)鋰電行業(yè)研究機(jī)構(gòu)高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2022年中國動力電池出貨量480GWh，同比增長超1倍6。中國動力電池的裝車量近年來也呈現(xiàn)出逐步提升的趨勢，2021年達(dá)到154.5GWh7。在車載電池中，鋰離子電池以其能量密度高、循環(huán)壽命長等特點(diǎn)成為新能源車使用的主要動力電池類型，在減少道路交通排放方面發(fā)揮著核心作用。其中磷酸鐵鋰電池（LFP）和三元電池（NCM）分別以其成本競爭優(yōu)勢和較高的能量密度優(yōu)勢，占據(jù)市場主導(dǎo)地位。5“Statista,2021,ForecastedDemandforElectricVehicleBatteriesWorldwidefrom2020to2050,”accessedDecember12,2022,https:///statistics/1129463/forecasted-elec-tric-vehicle-battery-demand-worldwide/.LFP和NCM電池的市場份額對比隨時(shí)間發(fā)生轉(zhuǎn)變。2016年以來NCM電池的市場份額快速增長，2016年至2018年中國80%以上的電動乘用車使用NCM電池，2020年NCM電池裝車輛達(dá)到38.9GWh；2021年后，LFP裝車量超過NCM，2022年中國動力電池累計(jì)裝車量294.6GWh，同比增長90.7%，其中，LFP累計(jì)裝車量183.8GWh，占總裝車量的62.4%。6“GGII：2022年中國鋰電池出貨量超650GWh,”accessedMarch2,2023,/art-45913.html.7智研咨詢-產(chǎn)業(yè)研究,“2021年中國動力電池回收現(xiàn)狀分析：裝車量走高，未來面臨較大退役規(guī)模,”April19,2022,/m0_68724905/article/dtails/124267904.6電池需求︵︶GWh背景介紹電池特性與制造工藝電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望LFP和NCM電池裝車量（GWh）8（圖3）200183.8180160LFP電池NCM電池140120110.410079.88074.36040.538.94033.124.4816.3315206.302016201720182019202020212022俞立嚴(yán)：“LFP電池‘跑贏’NCM電池上海證券報(bào),August20,2022.根據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2022年中國動力電池累計(jì)產(chǎn)量545.9GWh，其中NCM電池累計(jì)產(chǎn)量212.5GWh，占總產(chǎn)量38.9%；LFP電池累計(jì)產(chǎn)量332.4GWh，占總產(chǎn)量60.9%。根據(jù)MordorIntelligence的報(bào)告，2022年歐洲動力電池市場的裝機(jī)量為233.4GWh，預(yù)計(jì)到2028年將達(dá)到438.4GWh，其中背景介紹電池特性與制造工藝電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望LFP和NCM電池裝車量（GWh）8（圖3）200183.8180160LFP電池NCM電池140120110.410079.88074.36040.538.94033.124.4816.3315206.302016201720182019202020212022俞立嚴(yán)：“LFP電池‘跑贏’NCM電池上海證券報(bào),August20,2022.根據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2022年中國動力電池累計(jì)產(chǎn)量545.9GWh，其中NCM電池累計(jì)產(chǎn)量212.5GWh，占總產(chǎn)量38.9%；LFP電池累計(jì)產(chǎn)量332.4GWh，占總產(chǎn)量60.9%。根據(jù)MordorIntelligence的報(bào)告，2022年歐洲動力電池市場的裝機(jī)量為233.4GWh，預(yù)計(jì)到2028年將達(dá)到438.4GWh，其中LFP因其高安全性、低成本和高循環(huán)壽命而受到歐洲汽車制造商的青睞，而NCM則因其高能量密度、高功率密度和高穩(wěn)定性而受到歡迎。7電池裝車量︵︶GWh背景介紹電池特性與制造工藝電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望2022中國各類動力電池累計(jì)產(chǎn)量占比0.2%LFP電池NCM電池其他38.9%60.9%來源：中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟1.2焦點(diǎn)之一盡管電動汽車在行駛階段產(chǎn)生的直接排放量幾乎為零，但其主要動力來源電池，在其生產(chǎn)和制造過程伴隨著大量能源消耗，加之動力電池生產(chǎn)和使用的快速增長帶來了資源短缺和能源消耗的問題，也會導(dǎo)致顯著的溫室氣體排放和環(huán)境影響，所以需要格外關(guān)注電池生命周期各階段的碳排放。生命周期評價(jià)(LifeCycleAssessment，LCA)是從定量和定性兩方面分析不同產(chǎn)品生命周期過程對環(huán)境影響的方法，綜合評定產(chǎn)品生命周期過程中的溫室氣體排放、水資源消耗、能源消耗等方面對環(huán)境的影響。隨著電動汽車的快速增長和國際社會對全球氣候變暖問題的關(guān)注，電池全生命周期的碳排放正成為各國政府、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)關(guān)注的焦點(diǎn)。一些國家正在逐步將產(chǎn)品生命周期評估和碳足跡納入國際綠色貿(mào)易的必要考慮因素。產(chǎn)品碳足跡（CarbonFootprintofProducts，背景介紹電池特性與制造工藝電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望2022中國各類動力電池累計(jì)產(chǎn)量占比0.2%LFP電池NCM電池其他38.9%60.9%來源：中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟1.2焦點(diǎn)之一盡管電動汽車在行駛階段產(chǎn)生的直接排放量幾乎為零，但其主要動力來源電池，在其生產(chǎn)和制造過程伴隨著大量能源消耗，加之動力電池生產(chǎn)和使用的快速增長帶來了資源短缺和能源消耗的問題，也會導(dǎo)致顯著的溫室氣體排放和環(huán)境影響，所以需要格外關(guān)注電池生命周期各階段的碳排放。生命周期評價(jià)(LifeCycleAssessment，LCA)是從定量和定性兩方面分析不同產(chǎn)品生命周期過程對環(huán)境影響的方法，綜合評定產(chǎn)品生命周期過程中的溫室氣體排放、水資源消耗、能源消耗等方面對環(huán)境的影響。隨著電動汽車的快速增長和國際社會對全球氣候變暖問題的關(guān)注，電池全生命周期的碳排放正成為各國政府、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)關(guān)注的焦點(diǎn)。一些國家正在逐步將產(chǎn)品生命周期評估和碳足跡納入國際綠色貿(mào)易的必要考慮因素。產(chǎn)品碳足跡（CarbonFootprintofProducts，CFP）是LCA中環(huán)境影響評價(jià)的一種，是衡量某產(chǎn)品在其生命周期中直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放量。如歐盟針對出口到歐盟的汽車電池制定碳足跡限值法規(guī)。2022年12月9日，歐盟委員會同意歐洲議會和歐洲理事會發(fā)布新電池《歐盟電池與廢電池法規(guī)》提案（COM2020/798final），并于2023年1月18日達(dá)成三方最終協(xié)議，8月17日，正式生效，該法案貫穿電池從原材料、制造、消費(fèi)到回收成新產(chǎn)品的整個生命周期?！稓W盟電池與廢電池法規(guī)》要求，容量超過2kWh的可充電工業(yè)電池、輕型運(yùn)輸工具電池、電動汽車電池、汽車SLI電池和便攜式電池，必須提供碳足跡聲明和標(biāo)簽，以及電池?cái)?shù)字護(hù)照，以披露包括容量、性能、用途、化學(xué)成分、可回收內(nèi)容物等信息。法案要求2025年2月，在歐盟成員國上市或投入使用的電動汽車電池必須提供碳足跡聲明，2026年8月起必須標(biāo)識碳足跡性能等級標(biāo)簽，2028年2月，歐盟會對電動汽車電池設(shè)定最大排放閾值。8背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望綠色貿(mào)易限制加大了世界各國動力電池產(chǎn)業(yè)對于出口產(chǎn)品碳足跡的關(guān)注。做好產(chǎn)品碳足跡核算、全生命周期碳排放管理進(jìn)而降低產(chǎn)品碳足跡，不僅是企業(yè)應(yīng)對綠色貿(mào)易壁壘對企業(yè)出口的緊迫要求，也會是企業(yè)增強(qiáng)其產(chǎn)品競爭力、獲得更多下游買家及消費(fèi)者青睞的必要手段。1.3電池回收關(guān)注度日漸高漲電池回收被認(rèn)為是減少與電池生產(chǎn)相關(guān)環(huán)境影響的最佳方法，它可能會降低約50%的材料生產(chǎn)能源需求，全面降低對環(huán)境的污染9。退役動力電池資源價(jià)值豐富，從資源利用的角度，高效回收利用這些金屬資源，能夠降低和緩解對礦產(chǎn)資源過度開采和進(jìn)口的依賴，減少對于鋰（Li）、鎳（Ni）、鈷（Co）等礦產(chǎn)資源的過度開采，能夠?qū)θ蛐履茉雌嚠a(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到促進(jìn)作用，同時(shí)也能大幅削減動力電池全生命周期的碳排放總量10。另一方面，廢電池中的重金屬和化學(xué)物質(zhì)如果不能妥善處理，會滲入地下導(dǎo)致水污染和生態(tài)系統(tǒng)破壞，同時(shí)還可能通過食物鏈傳遞，危害人類身體健康。從長遠(yuǎn)的角度來看，整個動力電池回收市場潛力巨大。電動汽車動力電池的使用壽命通常只有5至8年，電池組的持續(xù)使用造成電動汽車?yán)m(xù)航能力銳減，大量老舊動力電池將很快面臨退役，尤其是早期電動汽車使用的低鎳（背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望綠色貿(mào)易限制加大了世界各國動力電池產(chǎn)業(yè)對于出口產(chǎn)品碳足跡的關(guān)注。做好產(chǎn)品碳足跡核算、全生命周期碳排放管理進(jìn)而降低產(chǎn)品碳足跡，不僅是企業(yè)應(yīng)對綠色貿(mào)易壁壘對企業(yè)出口的緊迫要求，也會是企業(yè)增強(qiáng)其產(chǎn)品競爭力、獲得更多下游買家及消費(fèi)者青睞的必要手段。1.3電池回收關(guān)注度日漸高漲電池回收被認(rèn)為是減少與電池生產(chǎn)相關(guān)環(huán)境影響的最佳方法，它可能會降低約50%的材料生產(chǎn)能源需求，全面降低對環(huán)境的污染9。退役動力電池資源價(jià)值豐富，從資源利用的角度，高效回收利用這些金屬資源，能夠降低和緩解對礦產(chǎn)資源過度開采和進(jìn)口的依賴，減少對于鋰（Li）、鎳（Ni）、鈷（Co）等礦產(chǎn)資源的過度開采，能夠?qū)θ蛐履茉雌嚠a(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到促進(jìn)作用，同時(shí)也能大幅削減動力電池全生命周期的碳排放總量10。另一方面，廢電池中的重金屬和化學(xué)物質(zhì)如果不能妥善處理，會滲入地下導(dǎo)致水污染和生態(tài)系統(tǒng)破壞，同時(shí)還可能通過食物鏈傳遞，危害人類身體健康。從長遠(yuǎn)的角度來看，整個動力電池回收市場潛力巨大。電動汽車動力電池的使用壽命通常只有5至8年，電池組的持續(xù)使用造成電動汽車?yán)m(xù)航能力銳減，大量老舊動力電池將很快面臨退役，尤其是早期電動汽車使用的低鎳（<50%）NCM的電池11。中國汽車技術(shù)研究中心數(shù)據(jù)顯示，2020年中國累計(jì)產(chǎn)生約20萬噸的退役動力電池，到2025年將增至78萬噸12。9AndersNordel?fetal.,“EnvironmentalImpactsofHybrid,Plug-inHybrid,andBatteryElectricVehicles—WhatCanWeLearnfromLifeCycleAssessment?,”TheInternationalJournalofLifeCycleAssessment19,no.11(2014):1866–90.國際關(guān)于電池回收相關(guān)政策（表1）10“力電池碳足跡核算體系的問題及對策,”中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會2022科學(xué)技術(shù)年會--環(huán)境工程技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用分會場論文集（四2022,969–72,/10.26914/kihy.2022.042846.11MengyuanChenetal.,“RecyclingEnd-of-LifeElectricVehicleLithium-IonBatteries,”Joule3,no.11(2019):2622–46.“一年20萬噸！首批電動車電池迎來退役潮，舊電池何去何從？,”環(huán)境技術(shù),no.03vo39(2021):2–3.13劉南；喬凡宸；師婉睿；任心怡；牛富榮，“歐盟新能源汽車動力電池回收利用的法律制度與啟示——基于歐盟《新電池法》的分析,”環(huán)境影響評價(jià),no.06vo44(2022)：44–49,/10.14068/j.ceia.2022.06.009.來源：各政府部門官網(wǎng)，光大證券，公開信息，德勤美國、歐盟、日韓等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)對動力電池退役報(bào)廢回收均十分重視13。在其發(fā)布的相關(guān)法案和政策中，明確提出電池回收的重要性，旨在推動回收利用體系的建設(shè)，引導(dǎo)行業(yè)的規(guī)范化。比如，美國在《美國國家鋰電發(fā)展藍(lán)圖2021-2030》中提出要實(shí)現(xiàn)鋰電池報(bào)廢再利用和關(guān)鍵原材料的規(guī)?；厥?，規(guī)劃完整的鋰電池回收價(jià)值鏈的建設(shè)和布局，以推動回收技術(shù)發(fā)展；德國、瑞士等要求提升電池回收率且加強(qiáng)監(jiān)管力度。9國家/機(jī)構(gòu) 時(shí)間 法案/政策 要求美國能源部 2021 《美國國家鋰電發(fā)展藍(lán)圖2021-2030》 提出要實(shí)現(xiàn)鋰電池報(bào)廢再利用和關(guān)鍵原材料的規(guī)模化回收，規(guī)劃完整的鋰電池回收價(jià)值鏈的建設(shè)和布局，推動回收技術(shù)發(fā)展德國 2021 新電池法案(BattG2.0) 賦予管理機(jī)構(gòu)廣泛的責(zé)任以整治電池制造市場，并對各回收系統(tǒng)的收集與回收率進(jìn)行檢查監(jiān)督韓國國會 2021 《大氣環(huán)境保護(hù)法》修訂 取消以往登記車輛的電池強(qiáng)制回收，允許出售汽車報(bào)廢電池，提高廢舊動力電池的二次利用率瑞士聯(lián)邦 2022 《廢物指南》 明確了車用鋰電池回收規(guī)則，鼓勵汽車制造商實(shí)環(huán)境署 施環(huán)保處置系統(tǒng)歐盟 2022 《歐盟電池與廢電池法規(guī)》修訂 設(shè)定了與動力電池回收相關(guān)的目標(biāo)，對電池的回收措施和電池金屬材料回收率做出了更嚴(yán)格的要求背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望中國自2014年以來，多部門相繼出臺相關(guān)政策引導(dǎo)與支持新能源車動力電池回收行業(yè)的發(fā)展。在制定行業(yè)目標(biāo)規(guī)劃、完善規(guī)范要求、鼓勵商業(yè)模式創(chuàng)新等方面做出部署。由市場監(jiān)管總局和工信部發(fā)布的關(guān)于開展新能源汽車動力電池梯次利用產(chǎn)品認(rèn)證工作的公告中指出，健全動力電池梯次利用市場體系，促進(jìn)動力電池梯次利用行業(yè)健康有序發(fā)展，鼓勵有條件的地方加快構(gòu)建資源循環(huán)利用體系，在政府投資工程、重點(diǎn)工程、市政公用工程中使用獲證梯次利用產(chǎn)品。1.4研究目的及意義背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望中國自2014年以來，多部門相繼出臺相關(guān)政策引導(dǎo)與支持新能源車動力電池回收行業(yè)的發(fā)展。在制定行業(yè)目標(biāo)規(guī)劃、完善規(guī)范要求、鼓勵商業(yè)模式創(chuàng)新等方面做出部署。由市場監(jiān)管總局和工信部發(fā)布的關(guān)于開展新能源汽車動力電池梯次利用產(chǎn)品認(rèn)證工作的公告中指出，健全動力電池梯次利用市場體系，促進(jìn)動力電池梯次利用行業(yè)健康有序發(fā)展，鼓勵有條件的地方加快構(gòu)建資源循環(huán)利用體系，在政府投資工程、重點(diǎn)工程、市政公用工程中使用獲證梯次利用產(chǎn)品。1.4研究目的及意義通過核算電池碳足跡，可比較不同型號電池的環(huán)境影響，并探索降低電池碳足跡的潛在方法。這一過程為評估電動汽車行業(yè)的碳排放速度和強(qiáng)度提供了必要的數(shù)據(jù)，對于提升電動汽車碳減排效果至關(guān)重要。然而，目前不同電池碳足跡核算方法的數(shù)據(jù)和結(jié)果存在顯著差異，數(shù)據(jù)來源的不確定與方法的不統(tǒng)一可能得出錯誤的結(jié)論，并對如何減少電池的環(huán)境影響造成錯誤判斷。相關(guān)研究依賴的數(shù)據(jù)通常來自于先前發(fā)表的文獻(xiàn)，且在評估電池循環(huán)壽命或效率等關(guān)鍵參數(shù)時(shí)使用了不同的假設(shè)；此外，部分研究未追溯電池材料的上游工藝，也導(dǎo)致了結(jié)果的差異；評估方法的差異也會影響核算范圍和系統(tǒng)邊界，進(jìn)而導(dǎo)致現(xiàn)有電池碳足跡的核算結(jié)果存在較大差異。因此，準(zhǔn)確測算電池的全生命周期碳排放量，并挖掘其碳減排潛力變得迫在眉睫，這將需要更加準(zhǔn)確和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)來源以及評估方法，以確保得出可靠的結(jié)論。本報(bào)告根據(jù)統(tǒng)一的核算方法和可靠的數(shù)據(jù)來源，全面（多技術(shù)路線）、系統(tǒng)（LCA核算方法）、客觀（考慮跨期因素）地整理、分析動力電池中NCM電池、LFP電池、固態(tài)電池“從搖籃到大門”的生命周期碳足跡，主要包括原材料獲取和生產(chǎn)制造階段。同時(shí)探究影響電池碳足跡的主要因素，并提出相應(yīng)的減碳措施。針對回收階段，將量化評價(jià)不同回收方式的減碳效益。10電池特性與制造工藝11電池特性與制造工藝11背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望2.1電池性能比較傳統(tǒng)鋰離子電池由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜和電池外殼五部分組成14。根據(jù)目前市場發(fā)展情況，選取出貨量和裝機(jī)量最多的LFP、NCM電池作為動力電池的主要研究對象，同時(shí)，相較于傳統(tǒng)鋰離子電池，固態(tài)電池以較高的安全性能和能量密度近年來迅速發(fā)展，被認(rèn)為是未來的關(guān)鍵電池技術(shù)之一，也是該報(bào)告的研究對象之一。三類電池各方面性能比較見表2所示。15,16,17（表3）14YuhanLiangetal.,“LifeCycleAssessmentofLithium-IonBatteriesforGreenhouseGasEmissions,”Resources,ConservationandRecycling117(2017):285–93.15背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望2.1電池性能比較傳統(tǒng)鋰離子電池由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜和電池外殼五部分組成14。根據(jù)目前市場發(fā)展情況，選取出貨量和裝機(jī)量最多的LFP、NCM電池作為動力電池的主要研究對象，同時(shí)，相較于傳統(tǒng)鋰離子電池，固態(tài)電池以較高的安全性能和能量密度近年來迅速發(fā)展，被認(rèn)為是未來的關(guān)鍵電池技術(shù)之一，也是該報(bào)告的研究對象之一。三類電池各方面性能比較見表2所示。15,16,17（表3）14YuhanLiangetal.,“LifeCycleAssessmentofLithium-IonBatteriesforGreenhouseGasEmissions,”Resources,ConservationandRecycling117(2017):285–93.15XiongShuetal.,“Life-CycleAssessmentoftheEnvironmen-talImpactoftheBatteriesUsedinPureElectricPassengerCars,”EnergyReports7(2021):2302–15.16“周期內(nèi)減碳關(guān)鍵技術(shù)的研究,”汽車文摘,no.01(2023):34–38,/10.19822/ki.1671-6329.20210280.動力電池根據(jù)電解質(zhì)狀態(tài)大致可分為液態(tài)和固態(tài)兩大類。液態(tài)鋰電池經(jīng)過近十多年的發(fā)展已成為全球車用動力電池市場上的主流，而固態(tài)電池尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。LFP和NCM都屬于液態(tài)電池，主要區(qū)別在于正極材料。LFP電池的正極材料是磷酸鐵鋰（LiFe-PO4），而NCM電池使用的正極材料是鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn）等材料。固態(tài)電池的整體結(jié)構(gòu)與LFP和NCM相似，但使用了不可燃的固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)，提高了電池的安全性。另外，固態(tài)電池采用金屬鋰作為負(fù)極材料，而不是LFP和NCM電池所用的石墨，這不僅降低了負(fù)極材料的使用量，還提高了電池的能量密度。17PrasadMandadeetal.,“EnvironmentalLifeCycleAssessmentofEmergingSolid-StateBatteries:AReview,”ChemicalEngineeringJournalAdvances,2022,100439.18俞立嚴(yán)LFP電池‘跑贏’NCM電池?！惫虘B(tài)電池的固態(tài)電解質(zhì)相較液態(tài)電解質(zhì)具有更高的循環(huán)穩(wěn)定性，其理論能量密度可達(dá)700Wh/kg，根據(jù)Fraunhofer（2022）預(yù)估，新興固態(tài)電池的電池級能量密度可達(dá)350-500Wh/kg。固態(tài)電池能夠在-50℃至200℃的溫度范圍內(nèi)保持放電功率，極大地緩解冬季電池容量衰減的問題。盡管固態(tài)電池在安全性和能量密度等方面優(yōu)于傳統(tǒng)鋰離子電池，但仍然存在一些挑戰(zhàn)，如固態(tài)電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性較低、充電速度較慢、固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差以及電解質(zhì)對空氣敏感等。NCM電池制造需要使用金屬，因此成本較LFP電池高18，且對原材料的依賴性更強(qiáng)。盡管LFP電池也存在缺陷，如能量密度低、低溫性能差等，但其在安全性、循環(huán)壽命及成本方面優(yōu)勢明顯。12LFP NCM 固態(tài)電池正極材料 LiFePOLiNiCoMnO高電勢材料負(fù)極材料 石墨 石墨 鋰金屬單體電壓 3.2V 3.7V 5V以上安全性 較高 中 高能量密度 150-170Wh/kg 200-300Wh/kg 350-500Wh/kg循環(huán)壽命 3500次以上 2500次左右 5000次以上成本 一般 略高 高背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望2.2工藝流程LFP電池和NCM電池的工藝流程大致相似，大致分為前段工序（極片制備）、中段工序（電芯裝配）、后段工序（化成封裝）三個部分（如圖5）。前段工藝，電極材料（活性材料）與導(dǎo)電添加劑、溶劑和粘合劑混合均勻以產(chǎn)生漿料，后將其涂敷在集流體上（一般正極為鋁箔，負(fù)極為銅箔）。聚偏氟乙烯（PVDF）是常用的粘結(jié)劑，而N-甲基吡咯烷酮（NMP）則是常用的溶劑，二者通常搭配使用。中段工藝包括疊片以及注液。軟包電池采用疊片工藝，在模切、疊片、焊切后，再經(jīng)過封裝、注液、化成幾個工序；而圓柱電池則將涂布的電極片經(jīng)過壓縮、切縫并用隔膜卷起以形成三層組件，該組件進(jìn)一步壓延、切縫并卷繞成接收袋，并注入電解液，再封口。軟包電池技術(shù)工藝（圖5）與傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池相比，固態(tài)電池的前段工序基本與液態(tài)鋰離子電池相同，中、后段工序上，固態(tài)電池需要加壓或者燒結(jié)，不需要注液化成。13化成排氣封口后處理后段工藝活化注液封裝注液工藝模切疊片超聲焊疊片工藝輥壓涂布混料前段工藝背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望2.2工藝流程LFP電池和NCM電池的工藝流程大致相似，大致分為前段工序（極片制備）、中段工序（電芯裝配）、后段工序（化成封裝）三個部分（如圖5）。前段工藝，電極材料（活性材料）與導(dǎo)電添加劑、溶劑和粘合劑混合均勻以產(chǎn)生漿料，后將其涂敷在集流體上（一般正極為鋁箔，負(fù)極為銅箔）。聚偏氟乙烯（PVDF）是常用的粘結(jié)劑，而N-甲基吡咯烷酮（NMP）則是常用的溶劑，二者通常搭配使用。中段工藝包括疊片以及注液。軟包電池采用疊片工藝，在模切、疊片、焊切后，再經(jīng)過封裝、注液、化成幾個工序；而圓柱電池則將涂布的電極片經(jīng)過壓縮、切縫并用隔膜卷起以形成三層組件，該組件進(jìn)一步壓延、切縫并卷繞成接收袋，并注入電解液，再封口。軟包電池技術(shù)工藝（圖5）與傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池相比，固態(tài)電池的前段工序基本與液態(tài)鋰離子電池相同，中、后段工序上，固態(tài)電池需要加壓或者燒結(jié)，不需要注液化成。13化成排氣封口后處理后段工藝活化注液封裝注液工藝模切疊片超聲焊疊片工藝輥壓涂布混料前段工藝背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望2.3電池各部件質(zhì)量占比如圖6所示，在1kWh的兩類電池中，正極、負(fù)極、銅箔、鋁箔和隔膜等的質(zhì)量比幾乎相同，其中正負(fù)極質(zhì)量占比近50%。鋁在正極材料的制備、電芯的鋁塑膜、電池包和模塊外殼均被廣泛使用；而聚丙烯（PP）和聚乙烯（PET）等塑料則通常用于電池包裝，用以保護(hù)電芯內(nèi)部材料，而電池包裝對塑料殼體材料的需求也較大。兩種1kWh質(zhì)量比19（6）4.9%5.8%4.7%4.5%正極負(fù)極28.8%10.7%30.5%13.2%銅箔鋁箔LFPNCM電解液18.3%18.1%隔膜17.3%17.5%背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望2.3電池各部件質(zhì)量占比如圖6所示，在1kWh的兩類電池中，正極、負(fù)極、銅箔、鋁箔和隔膜等的質(zhì)量比幾乎相同，其中正負(fù)極質(zhì)量占比近50%。鋁在正極材料的制備、電芯的鋁塑膜、電池包和模塊外殼均被廣泛使用；而聚丙烯（PP）和聚乙烯（PET）等塑料則通常用于電池包裝，用以保護(hù)電芯內(nèi)部材料，而電池包裝對塑料殼體材料的需求也較大。兩種1kWh質(zhì)量比19（6）4.9%5.8%4.7%4.5%正極負(fù)極28.8%10.7%30.5%13.2%銅箔鋁箔LFPNCM電解液18.3%18.1%隔膜17.3%17.5%其他12.8%12.9%19Shuetal.,“Life-CycleAssessmentoftheEnvironmentalImpactoftheBatteriesUsedinPureElectricPassengerCars.”14電池全生命周期評價(jià)方法15電池全生命周期評價(jià)方法15背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望全生命周期評價(jià)方法被廣泛用于評估各種電池技術(shù)的碳排放情況和潛在環(huán)境影響。通過對電池原材料的提取和加工、電池生產(chǎn)制造、電池分銷、電池使用、電池回收和處置全過程進(jìn)行統(tǒng)一環(huán)境評價(jià)評估，可對比不同類型電池技術(shù)的碳排情況。3.1全生命周期評價(jià)方法介紹全生命周期評價(jià)方法（背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望全生命周期評價(jià)方法被廣泛用于評估各種電池技術(shù)的碳排放情況和潛在環(huán)境影響。通過對電池原材料的提取和加工、電池生產(chǎn)制造、電池分銷、電池使用、電池回收和處置全過程進(jìn)行統(tǒng)一環(huán)境評價(jià)評估，可對比不同類型電池技術(shù)的碳排情況。3.1全生命周期評價(jià)方法介紹全生命周期評價(jià)方法（LCA）是一種客觀評價(jià)產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝和活動對環(huán)境負(fù)荷的過程。它通過辨識和量化物質(zhì)和能量利用以及由此產(chǎn)生的環(huán)境廢物排放，評估它們對環(huán)境的影響，并尋找改善的途徑。依據(jù)ISO14040/44標(biāo)準(zhǔn)，LCA評價(jià)包括四個階段：目標(biāo)和范圍，確定研究的框架和目標(biāo)；生命周期清單，對產(chǎn)品價(jià)值鏈上的質(zhì)量和能量流進(jìn)行投入/產(chǎn)出分析；生命周期影響評估，評估環(huán)境相關(guān)性，如全球變暖潛力；結(jié)果解釋，基于評估結(jié)果提出對策。LCA也廣泛用于評估各種電池技術(shù)的碳排放情況和潛在環(huán)境影響。通過重點(diǎn)分析電池從原材料獲取、生產(chǎn)制造、使用到資源回收利用過程對環(huán)境的潛在影響，可提出減碳建議和改進(jìn)措施。目前，關(guān)于動力電池的全生命周期碳排放核算和管理的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)主要包括通用的方法和電池產(chǎn)品專用標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。通用類動力電池碳足跡核算標(biāo)準(zhǔn)包括ISO14067、GHGprotocol產(chǎn)品核算標(biāo)準(zhǔn)、英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（BSI）的PAS2050等，這些標(biāo)準(zhǔn)可用于對汽車動力電池產(chǎn)品全生命周期的碳排放進(jìn)行核算。電動汽車動力電池全生命周期專用的產(chǎn)品碳足跡相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)見表3。包括歐盟委員會發(fā)布的《用于移動應(yīng)用的高壓可充電電池的產(chǎn)品環(huán)境足跡種類規(guī)則》（PEFCR）、歐盟委員會根據(jù)新電池法發(fā)布的《電動汽車電池碳足跡計(jì)算規(guī)則》(CFB-EV)，以及中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會牽頭制定的《動力和儲能電池產(chǎn)品類別規(guī)則（PCR）》。16背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期 電池生命周期電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望評價(jià)方法碳排放分析不同動力電池專用標(biāo)準(zhǔn)對比（表3）歐盟委員會歐盟委員會中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會適用產(chǎn)品 電動車用電池（如電動自行車、電動汽車、電動公共汽車等）在歐盟成員國上市或投入使用動力電池：為工具提供動力來源的動力電池，多指為電動汽車、電動列車、電動自行車、電動工具等提供動力的蓄電池，充電器也包含在內(nèi)；的所有電動汽車（EV）電池消費(fèi)電子類用電池（如平板電腦和手機(jī)、電腦等）電動工具類用電池（如電鉆等）儲能電池：用于太陽能發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以及可再生能源儲蓄能源用的蓄電池覆蓋的技術(shù)及化學(xué)體系 鋰離子電池：LCO（鈷酸鋰NCM（鎳鈷錳酸鋰），LiMn（二氧化錳），LFP（磷酸鐵鋰）NANA鎳氫電池包含的產(chǎn)品組件 電芯電芯電芯OEM組件：電池管理系統(tǒng)（BMS）、電池控制系統(tǒng)（BCU）、電池的熱管理系統(tǒng)（ThMU）和充電器模組模組電池電池電池管理系統(tǒng)（BMS）、制冷系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)等OEM組件：電池管理系統(tǒng)（BMS）、電池控制系統(tǒng)（BCU）、電池的熱管理系統(tǒng)（ThMU）和充電器功能單元 在使用壽命期間提供的總能量平均到1kWh背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期 電池生命周期電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望評價(jià)方法碳排放分析不同動力電池專用標(biāo)準(zhǔn)對比（表3）歐盟委員會歐盟委員會中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會適用產(chǎn)品 電動車用電池（如電動自行車、電動汽車、電動公共汽車等）在歐盟成員國上市或投入使用動力電池：為工具提供動力來源的動力電池，多指為電動汽車、電動列車、電動自行車、電動工具等提供動力的蓄電池，充電器也包含在內(nèi)；的所有電動汽車（EV）電池消費(fèi)電子類用電池（如平板電腦和手機(jī)、電腦等）電動工具類用電池（如電鉆等）儲能電池：用于太陽能發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備以及可再生能源儲蓄能源用的蓄電池覆蓋的技術(shù)及化學(xué)體系 鋰離子電池：LCO（鈷酸鋰NCM（鎳鈷錳酸鋰），LiMn（二氧化錳），LFP（磷酸鐵鋰）NANA鎳氫電池包含的產(chǎn)品組件 電芯電芯電芯OEM組件：電池管理系統(tǒng)（BMS）、電池控制系統(tǒng)（BCU）、電池的熱管理系統(tǒng)（ThMU）和充電器模組模組電池電池電池管理系統(tǒng)（BMS）、制冷系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)等OEM組件：電池管理系統(tǒng)（BMS）、電池控制系統(tǒng)（BCU）、電池的熱管理系統(tǒng)（ThMU）和充電器功能單元 在使用壽命期間提供的總能量平均到1kWh系統(tǒng) 搖籃到墳?zāi)惯吔?原材料獲取階段生產(chǎn)階段：按工序生產(chǎn)分銷階段：最終產(chǎn)品分配和運(yùn)輸?shù)较M(fèi)者、最終使用客戶或區(qū)域儲存原材料獲取和預(yù)加工階段：從自然界提取資源并對其進(jìn)行預(yù)處理，直至其用于進(jìn)入電池生產(chǎn)設(shè)施的產(chǎn)品部件，前體生產(chǎn)應(yīng)包括在內(nèi)原材料獲取和預(yù)加工：包括采礦和其他相關(guān)采購、預(yù)處理以及原材料及活性材料的運(yùn)輸，直至電芯和電池元件（活性材料、隔離膜、電解液、外殼、主動和被動電池元件）以及電氣/電子元件的制造生產(chǎn)階段：包括電芯的組裝、電池與電芯和電氣/電子部件的組裝分銷階段：最終產(chǎn)品分配和運(yùn)輸?shù)较M(fèi)者、最終使用客戶或區(qū)域儲存尾端處理階段：電池收集、拆解和再生生產(chǎn)階段：電池活性材料的生產(chǎn)，電解液鹽的生產(chǎn)，正負(fù)極等部件的生產(chǎn)，電芯組裝，模組組裝，電池包組裝使用階段：考慮充放電損耗尾端回收階段：電池收集、拆解和再生分銷階段：電池從生產(chǎn)地運(yùn)輸?shù)杰囕v組裝地尾端處理階段：收集、拆解、回收和處理17標(biāo)準(zhǔn)名稱 用于移動應(yīng)用的高比能量可充 電動汽車電池碳足跡計(jì)算規(guī)則 動力和儲能電池產(chǎn)品類電電池產(chǎn)品的環(huán)境足跡種類規(guī) （CFB-EV) 規(guī)則（PCR）則（PEFCR）發(fā)布機(jī)構(gòu)背景介紹電池特性與制造工藝電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望3.2電池生命周期階段介紹電池生命周期整個過程按照系統(tǒng)邊界可分為兩類：“從搖籃到大門”，即從原材料獲取和加工到電池生產(chǎn)制造的過程；“從搖籃到墳?zāi)埂?，即從電池原材料獲取和加工、電池生產(chǎn)制造、電池分銷、電池使用階段、電池回收和處置全過程（見圖7）。本報(bào)告電池碳足跡核算采用前者。NCM電池全生命周期示意圖（7）粘合劑NMP溶劑……正極活性材料正極其他材料電池電池使用廢棄回收負(fù)極材料其余電池材料……隔膜鋁箔銅箔電解液18鋰石礦提純 硫酸鈷 硫酸錳 硫酸鎳碳酸鋰 三元前驅(qū)體背景介紹電池特性與制造工藝電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望3.2電池生命周期階段介紹電池生命周期整個過程按照系統(tǒng)邊界可分為兩類：“從搖籃到大門”，即從原材料獲取和加工到電池生產(chǎn)制造的過程；“從搖籃到墳?zāi)埂?，即從電池原材料獲取和加工、電池生產(chǎn)制造、電池分銷、電池使用階段、電池回收和處置全過程（見圖7）。本報(bào)告電池碳足跡核算采用前者。NCM電池全生命周期示意圖（7）粘合劑NMP溶劑……正極活性材料正極其他材料電池電池使用廢棄回收負(fù)極材料其余電池材料……隔膜鋁箔銅箔電解液18鋰石礦提純 硫酸鈷 硫酸錳 硫酸鎳碳酸鋰 三元前驅(qū)體背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望具體環(huán)節(jié)包括原材料獲取及加工該階段涵蓋原材料從自然界中提取、預(yù)處理的過程，包括正極，負(fù)極，電解液，隔膜，銅箔，鋁箔，殼體七大部件的材料獲取。以正極為例，其原材料進(jìn)一步追溯為正極活性材料，添加劑，導(dǎo)電劑，溶劑等。NCM動力電池和LFP動力電池最主要的區(qū)別在于正極活性材料。該階段的排放來源于開采、選礦、冶煉、提取等過程使用的材料與能源消耗，這些過程中涉及的運(yùn)輸也包括在內(nèi)。電池生產(chǎn)和制造該階段從原材料產(chǎn)品部件進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場開始，到成品離開生產(chǎn)設(shè)施結(jié)束。其中包括正負(fù)極等部件的生產(chǎn)，電芯組裝，模組組裝，電池包組裝。電池部件的生產(chǎn)涵蓋了原材料準(zhǔn)備、漿料制備、涂布、輥壓和分切等環(huán)節(jié)。電芯組裝是將電極、隔膜和電解液等精確組合，構(gòu)建電池核心的高精度制造過程。模組組裝則將多個電芯單體精密組裝形成電池模塊，而電池包組裝則將電池模塊、電池管理系統(tǒng)和保護(hù)外殼融合，形成最終的電池組件。電池生產(chǎn)需要在超凈干燥室（Clean&Dryroom）中進(jìn)行，該階段的能源消耗根據(jù)工廠生產(chǎn)線的實(shí)際情況測算，整個電池部件制造與組裝需要消耗大量能源，與電池部件的制造過程相比，電池組裝過程的能源或材料消耗可以忽略不計(jì)。使用階段電池使用階段，需要考慮與電池充放電效率、衰減速度、使用壽命（循環(huán)次數(shù)）和電池容量等技術(shù)性因素引起的能量損失。歐盟《電動汽車電池碳足跡計(jì)算規(guī)則（CFB-EV)》中規(guī)定，電池使用階段應(yīng)排除在生命周期碳足跡核算范圍之外，除非制造商做的一些設(shè)計(jì)會對使用階段產(chǎn)生巨大影響，否則使用階段的排放就不考慮在內(nèi)。尾端處理電池尾端處理過程包括填埋、焚燒和回收再利用三種技術(shù)。首先對退役電池進(jìn)行處置，包括拆卸電池部件，如外殼、冷卻系統(tǒng)、塑料等部件與電池分離，拆解后的材料可進(jìn)行填埋或焚燒；部分材料可進(jìn)行回收再利用，用于電池的再制造?；厥帐峭ㄟ^梯次利用、火法冶金、濕法冶金等處理方式，對廢棄電池進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)再次利用或轉(zhuǎn)化為再生材料?；鸱ㄒ苯鸷蜐穹ㄒ苯鸬然厥者^程的主要產(chǎn)物是金屬部分，其中包括來自電池和礦渣的金屬，這些金屬部分可以通過濕法冶金工藝提煉，以分離有價(jià)值的金屬或合金，如背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望具體環(huán)節(jié)包括原材料獲取及加工該階段涵蓋原材料從自然界中提取、預(yù)處理的過程，包括正極，負(fù)極，電解液，隔膜，銅箔，鋁箔，殼體七大部件的材料獲取。以正極為例，其原材料進(jìn)一步追溯為正極活性材料，添加劑，導(dǎo)電劑，溶劑等。NCM動力電池和LFP動力電池最主要的區(qū)別在于正極活性材料。該階段的排放來源于開采、選礦、冶煉、提取等過程使用的材料與能源消耗，這些過程中涉及的運(yùn)輸也包括在內(nèi)。電池生產(chǎn)和制造該階段從原材料產(chǎn)品部件進(jìn)入生產(chǎn)現(xiàn)場開始，到成品離開生產(chǎn)設(shè)施結(jié)束。其中包括正負(fù)極等部件的生產(chǎn)，電芯組裝，模組組裝，電池包組裝。電池部件的生產(chǎn)涵蓋了原材料準(zhǔn)備、漿料制備、涂布、輥壓和分切等環(huán)節(jié)。電芯組裝是將電極、隔膜和電解液等精確組合，構(gòu)建電池核心的高精度制造過程。模組組裝則將多個電芯單體精密組裝形成電池模塊，而電池包組裝則將電池模塊、電池管理系統(tǒng)和保護(hù)外殼融合，形成最終的電池組件。電池生產(chǎn)需要在超凈干燥室（Clean&Dryroom）中進(jìn)行，該階段的能源消耗根據(jù)工廠生產(chǎn)線的實(shí)際情況測算，整個電池部件制造與組裝需要消耗大量能源，與電池部件的制造過程相比，電池組裝過程的能源或材料消耗可以忽略不計(jì)。使用階段電池使用階段，需要考慮與電池充放電效率、衰減速度、使用壽命（循環(huán)次數(shù)）和電池容量等技術(shù)性因素引起的能量損失。歐盟《電動汽車電池碳足跡計(jì)算規(guī)則（CFB-EV)》中規(guī)定，電池使用階段應(yīng)排除在生命周期碳足跡核算范圍之外，除非制造商做的一些設(shè)計(jì)會對使用階段產(chǎn)生巨大影響，否則使用階段的排放就不考慮在內(nèi)。尾端處理電池尾端處理過程包括填埋、焚燒和回收再利用三種技術(shù)。首先對退役電池進(jìn)行處置，包括拆卸電池部件，如外殼、冷卻系統(tǒng)、塑料等部件與電池分離，拆解后的材料可進(jìn)行填埋或焚燒；部分材料可進(jìn)行回收再利用，用于電池的再制造?；厥帐峭ㄟ^梯次利用、火法冶金、濕法冶金等處理方式，對廢棄電池進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)再次利用或轉(zhuǎn)化為再生材料?；鸱ㄒ苯鸷蜐穹ㄒ苯鸬然厥者^程的主要產(chǎn)物是金屬部分，其中包括來自電池和礦渣的金屬，這些金屬部分可以通過濕法冶金工藝提煉，以分離有價(jià)值的金屬或合金，如NCM中的鎳、鈷、錳，隨后，通過濕法冶金處理這些金屬合金，可回收金屬硫酸鹽，可用于再次制造電池活性材料。由于固態(tài)電池仍在開發(fā)中，其壽命尚未確定。并且在使用階段，不同電池的循環(huán)壽命、充放電次數(shù)、電池?fù)p耗、車輛行駛里程等一些關(guān)鍵參數(shù)會采取不同的假設(shè)，難以統(tǒng)一。因此，本報(bào)告僅考慮從原材料到生產(chǎn)制造的電池碳足跡，即遵循“從搖籃到大門”的范圍邊界，從電池原材料的開采（如礦石等）開始，到電池組裝出廠前的生產(chǎn)結(jié)束為止，同時(shí)將單獨(dú)對比采用不同回收利用技術(shù)進(jìn)行廢棄電池處理的碳排放情況。19背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望3.3全生命周期評估界限與范圍電池在制造電池系統(tǒng)的過程中，首先使用原材料制造和生產(chǎn)電芯（單體電池，cell），多個電芯通過連接器和電路板進(jìn)行連接形成模組（module），數(shù)個模組以及其他附件如電子器件、電池管理系統(tǒng)（BMS）等組裝在一起，形成電池包（pack）。電池包的結(jié)構(gòu)如圖8所示，由電池單體、BMS、電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)（ThMU）等部件組成。BMS包括電池控制單元（BCU）和電池管理單元（BMU）在內(nèi)的所有電氣/電子部分，BMU是用于電池管理的電子部分，BCU是電子元件，如開關(guān)和接觸器。ThMU是與電池直接相關(guān)的熱管理部件，包括各種靜態(tài)或動態(tài)熱交換的部件（如導(dǎo)熱部件、循環(huán)液體管等）。動力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（圖8）動力電池系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)（BMS）電池控制單元（BMU）基礎(chǔ)設(shè)施接口BMUBMU熱管理系統(tǒng)電池單體來源于PEFCR不同類型的電池具有不同的原材料、生產(chǎn)工藝、電池性能、回收工藝，因此需對具體電池類型進(jìn)行數(shù)據(jù)收集及清單制定來開展LCA研究?？紤]到NCM電池和LFP電池在電動汽車中的廣泛應(yīng)用，本報(bào)告將其作為研究對象。同時(shí)，盡管固態(tài)電池仍處于新型發(fā)展階段，但其結(jié)構(gòu)大體與目前的鋰電池相似，且因較高的能量密度未來可能取代液態(tài)電池成為主流，因此，也將其納入研究比較范疇。功能單元（FU）確保了不同類型電池LCA結(jié)果的可比性，本研究中將功能單位規(guī)定為1kWh的電池系統(tǒng)，相當(dāng)于電池每千瓦時(shí)容量的生產(chǎn)將產(chǎn)生的二氧化碳排放量（kgCO2-eq/kWh）。20BMUBMUBMU背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望3.3全生命周期評估界限與范圍電池在制造電池系統(tǒng)的過程中，首先使用原材料制造和生產(chǎn)電芯（單體電池，cell），多個電芯通過連接器和電路板進(jìn)行連接形成模組（module），數(shù)個模組以及其他附件如電子器件、電池管理系統(tǒng)（BMS）等組裝在一起，形成電池包（pack）。電池包的結(jié)構(gòu)如圖8所示，由電池單體、BMS、電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)（ThMU）等部件組成。BMS包括電池控制單元（BCU）和電池管理單元（BMU）在內(nèi)的所有電氣/電子部分，BMU是用于電池管理的電子部分，BCU是電子元件，如開關(guān)和接觸器。ThMU是與電池直接相關(guān)的熱管理部件，包括各種靜態(tài)或動態(tài)熱交換的部件（如導(dǎo)熱部件、循環(huán)液體管等）。動力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（圖8）動力電池系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)（BMS）電池控制單元（BMU）基礎(chǔ)設(shè)施接口BMUBMU熱管理系統(tǒng)電池單體來源于PEFCR不同類型的電池具有不同的原材料、生產(chǎn)工藝、電池性能、回收工藝，因此需對具體電池類型進(jìn)行數(shù)據(jù)收集及清單制定來開展LCA研究。考慮到NCM電池和LFP電池在電動汽車中的廣泛應(yīng)用，本報(bào)告將其作為研究對象。同時(shí)，盡管固態(tài)電池仍處于新型發(fā)展階段，但其結(jié)構(gòu)大體與目前的鋰電池相似，且因較高的能量密度未來可能取代液態(tài)電池成為主流，因此，也將其納入研究比較范疇。功能單元（FU）確保了不同類型電池LCA結(jié)果的可比性，本研究中將功能單位規(guī)定為1kWh的電池系統(tǒng)，相當(dāng)于電池每千瓦時(shí)容量的生產(chǎn)將產(chǎn)生的二氧化碳排放量（kgCO2-eq/kWh）。20BMUBMUBMU充電設(shè)備電池管理單元（BMU）電池單體電池單體電池單體外接設(shè)備/車輛背景介紹電池特性與制造工藝電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望3.4數(shù)據(jù)來源NCM、LFP背景介紹電池特性與制造工藝電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望3.4數(shù)據(jù)來源NCM、LFP電池雖然已廣泛應(yīng)用于電動汽車，但目前很少有公司披露其生產(chǎn)、回收過程的能源消耗。固態(tài)電池被視為下一代電池技術(shù)重點(diǎn)推進(jìn)的選項(xiàng)，商業(yè)化仍有距離，其公開數(shù)據(jù)少，大部分?jǐn)?shù)據(jù)來源于實(shí)驗(yàn)室階段。除此之外，雖然對于電池碳足跡的核算都依據(jù)ISO規(guī)范，但鑒于移動電池技術(shù)的進(jìn)步和變化，或?qū)υ记鍐螖?shù)據(jù)選取不同，均可能對電池碳足跡結(jié)果造成影響，對相同產(chǎn)品的環(huán)境評估也可能得出不同的結(jié)果。因此，本研究根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)、行研報(bào)告、國內(nèi)外數(shù)據(jù)庫等電池全生命周期各階段數(shù)據(jù)來源，依照數(shù)據(jù)梳理不同型號電池，形成跨期的碳足跡變化趨勢，挖掘排放熱點(diǎn)，以及分析降低電池碳足跡的可行方式。21電池生命周期碳排放分析22電池生命周期碳排放分析22背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望4.1電池包碳足跡分析本章分析了NCM電池、LFP電池及固態(tài)電池的碳足跡趨勢，旨在識別電池的生命周期碳排放熱點(diǎn)，同時(shí)挖掘能夠減少電池環(huán)境影響的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和主要因素，以為電池低碳發(fā)展提供可行路徑。4.1.1不同技術(shù)類型電池包跨期碳足跡比較由于動力電池行業(yè)的發(fā)展迅速，許多生產(chǎn)工藝和技術(shù)仍處于更新迭代的階段，大部分企業(yè)不愿公開其生產(chǎn)過程的工藝細(xì)節(jié)和能耗等原始數(shù)據(jù)。因此，本報(bào)告通過文獻(xiàn)收集、整理并分析了從2010年至2022年有關(guān)不同型號電池的LCA研究數(shù)據(jù)，核算從“搖籃到大門”的車用動力電池包碳排放，披露包括電池重量（kg），容量（kWh），能量密度（Wh/kg）等基本信息，提供電池包生產(chǎn)的詳細(xì)結(jié)果。除此之外，這些文獻(xiàn)均使用1kWh電池容量的功能單元衡量不同類型電池包的碳足跡。背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望4.1電池包碳足跡分析本章分析了NCM電池、LFP電池及固態(tài)電池的碳足跡趨勢，旨在識別電池的生命周期碳排放熱點(diǎn)，同時(shí)挖掘能夠減少電池環(huán)境影響的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和主要因素，以為電池低碳發(fā)展提供可行路徑。4.1.1不同技術(shù)類型電池包跨期碳足跡比較由于動力電池行業(yè)的發(fā)展迅速，許多生產(chǎn)工藝和技術(shù)仍處于更新迭代的階段，大部分企業(yè)不愿公開其生產(chǎn)過程的工藝細(xì)節(jié)和能耗等原始數(shù)據(jù)。因此，本報(bào)告通過文獻(xiàn)收集、整理并分析了從2010年至2022年有關(guān)不同型號電池的LCA研究數(shù)據(jù)，核算從“搖籃到大門”的車用動力電池包碳排放，披露包括電池重量（kg），容量（kWh），能量密度（Wh/kg）等基本信息，提供電池包生產(chǎn)的詳細(xì)結(jié)果。除此之外，這些文獻(xiàn)均使用1kWh電池容量的功能單元衡量不同類型電池包的碳足跡。按照文獻(xiàn)發(fā)表的時(shí)間排序，圖9展示了不同類型電池包從“搖籃到大門”的碳足跡。電池包碳足跡總體呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。其中，不同型號NCM電池包的碳足跡從2011年近200kgCO2-eq/kWh，下降到2022年的98kgCO2-eq/kWh左右；LFP電池包近年來碳足跡在100kgCO2-eq/kWh左右；固態(tài)電池目前仍處于研發(fā)階段，工藝路線尚不成熟，披露的數(shù)據(jù)較少，但其基于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的碳排放遠(yuǎn)高于已成熟的LFP以及NCM電池技術(shù)。2010-2022年電池包碳足跡趨勢圖（圖9）30025020015010050020102012201420162018202020222024固態(tài)電池NCMLFP根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)、公開數(shù)據(jù)整理，NCM電池?zé)o具體型號23碳足跡（kgCO/kWh）背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望由于電池商業(yè)化初期，生產(chǎn)階段使用的設(shè)備相對落后，需消耗較大能源，造成早期電池的碳足跡較高。但隨著電池制造技術(shù)的提升及產(chǎn)線的升級，在電池生產(chǎn)過程中能源利用效率提高，電池碳足跡降低。另一方面，電池碳足跡的差異還可能來自電池結(jié)構(gòu)的不同，由于電池的型號以及容量均不盡相同，電池實(shí)體制造和電池模型的差異是不可避免的，逐漸完善的電池標(biāo)準(zhǔn)化才能減少這種不確定性。當(dāng)然，在電池生產(chǎn)組裝過程中由于生產(chǎn)工藝和數(shù)據(jù)采集渠道不同也可能會導(dǎo)致研究結(jié)果的差異。事實(shí)上，電池技術(shù)朝著探索更高性能、更高能量密度的方向發(fā)展。越來越多的企業(yè)開始注重實(shí)現(xiàn)電池環(huán)境友好的生產(chǎn)方式，關(guān)注電池生命周期的碳排。比如電池科技企業(yè)遠(yuǎn)景動力PSBTi(AESC)，通過引入先進(jìn)的制造技術(shù)和材料創(chuàng)新，打造可持續(xù)且低碳的電池產(chǎn)品。背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望由于電池商業(yè)化初期，生產(chǎn)階段使用的設(shè)備相對落后，需消耗較大能源，造成早期電池的碳足跡較高。但隨著電池制造技術(shù)的提升及產(chǎn)線的升級，在電池生產(chǎn)過程中能源利用效率提高，電池碳足跡降低。另一方面，電池碳足跡的差異還可能來自電池結(jié)構(gòu)的不同，由于電池的型號以及容量均不盡相同，電池實(shí)體制造和電池模型的差異是不可避免的，逐漸完善的電池標(biāo)準(zhǔn)化才能減少這種不確定性。當(dāng)然，在電池生產(chǎn)組裝過程中由于生產(chǎn)工藝和數(shù)據(jù)采集渠道不同也可能會導(dǎo)致研究結(jié)果的差異。事實(shí)上，電池技術(shù)朝著探索更高性能、更高能量密度的方向發(fā)展。越來越多的企業(yè)開始注重實(shí)現(xiàn)電池環(huán)境友好的生產(chǎn)方式，關(guān)注電池生命周期的碳排。比如電池科技企業(yè)遠(yuǎn)景動力PSBTi(AESC)，通過引入先進(jìn)的制造技術(shù)和材料創(chuàng)新，打造可持續(xù)且低碳的電池產(chǎn)品。隨著碳排放問題的日益凸顯和環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，電池生命周期的碳足跡會越來越受到關(guān)注。一些國家和地區(qū)已經(jīng)開始出臺相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)，要求電池制造商和使用者對電池的生命周期碳排放進(jìn)行評估和披露，以促進(jìn)電池的環(huán)境友好和可持續(xù)性。4.1.2不同技術(shù)類型電池包跨生命周期階段碳足跡比較基于圖9整理的電池包數(shù)據(jù)，從中選取LCA方法學(xué)邊界明晰的、各階段碳排放詳細(xì)的，不同類型電池包，進(jìn)行從搖籃到大門的碳足跡比對（見圖10）。研究結(jié)果顯示，主流的動力電池（NCM和LFP），從“搖籃到大門”的生命周期碳足跡在100-120kgCO2-eq/kWh左右。固態(tài)電池是適用于電動汽車的硫基固態(tài)鋰電池組，由于固態(tài)電池仍在開發(fā)中，僅能獲得實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，碳足跡較高在150-200kgCO2-eq/kWh左右。24背景介紹電池特性與制造工藝電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望三款電池各階段碳排放對比示意圖（圖10）250200150100500NCM原材料獲取NCM生產(chǎn)制造NCM合計(jì)LFP原材料獲取LFP生產(chǎn)制造LFP合計(jì)固態(tài)電池合計(jì)NCM和LFP電池，原材料獲取階段的碳排放在80%左右。NCM的正極材料含有鎳、鈷、錳等金屬，均需要經(jīng)過開采、冶煉等過程，會消耗大量化石能源，導(dǎo)致其該過程的碳排放比LFP電池略大。在電池生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中，需消耗大量的電力和天然氣。其中，超凈干燥室是動力電池制造碳排放的主要來源，因?yàn)殡姵氐恼麄€生產(chǎn)過程中有多個工藝步驟需要在真空干燥環(huán)境中進(jìn)行，需要持續(xù)的能源供應(yīng)來保持穩(wěn)定的溫度。不同的操作處理的規(guī)模、技術(shù)水平和電池系統(tǒng)中的性能均對電池碳足跡產(chǎn)生影響。固態(tài)電池在該階段的碳排遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的鋰離子動力電池，可能由于其目前仍處于發(fā)展階段，尚未規(guī)?；慨a(chǎn)，造成碳排放較高。而NCM電池比磷酸鐵鋰電池在生產(chǎn)階段產(chǎn)生更多的碳排放。25kgCO/kWh背景介紹電池特性與制造工藝電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望三款電池各階段碳排放對比示意圖（圖10）250200150100500NCM原材料獲取NCM生產(chǎn)制造NCM合計(jì)LFP原材料獲取LFP生產(chǎn)制造LFP合計(jì)固態(tài)電池合計(jì)NCM和LFP電池，原材料獲取階段的碳排放在80%左右。NCM的正極材料含有鎳、鈷、錳等金屬，均需要經(jīng)過開采、冶煉等過程，會消耗大量化石能源，導(dǎo)致其該過程的碳排放比LFP電池略大。在電池生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中，需消耗大量的電力和天然氣。其中，超凈干燥室是動力電池制造碳排放的主要來源，因?yàn)殡姵氐恼麄€生產(chǎn)過程中有多個工藝步驟需要在真空干燥環(huán)境中進(jìn)行，需要持續(xù)的能源供應(yīng)來保持穩(wěn)定的溫度。不同的操作處理的規(guī)模、技術(shù)水平和電池系統(tǒng)中的性能均對電池碳足跡產(chǎn)生影響。固態(tài)電池在該階段的碳排遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的鋰離子動力電池，可能由于其目前仍處于發(fā)展階段，尚未規(guī)?；慨a(chǎn)，造成碳排放較高。而NCM電池比磷酸鐵鋰電池在生產(chǎn)階段產(chǎn)生更多的碳排放。25kgCO/kWh背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望4.2電池電芯碳排熱點(diǎn)分析電池由基本單元電芯，通過連接器、電路板、BMS等連接形成模組和最終的電池包。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，電芯的碳排放占電池的65%左右，是整個電池包碳排放的主要來源。電芯“從搖籃到大門”的生命周期同樣包括原材料開采和生產(chǎn)制造。原材料開采中的正負(fù)極材料碳排放是其重要碳排放熱點(diǎn)，尤其對于NCM正極中的鎳、鈷等重要原材料的采礦和提取，往往伴隨著大量的CO2排放。4.2.1正極正極材料制備產(chǎn)生的碳排放占比最高。根據(jù)某電池廠商數(shù)據(jù)，NCM電芯正極的碳排放占電池生命周期碳排放量的40%以上，LFP正極碳排放達(dá)到37%。（如圖11）LFP電芯和不同類型的NCM電芯碳排放情況（圖11）lfP正極負(fù)極電解液NCM811隔膜銅箔NCM622鋁箔其他組裝NCM1110102030405060708090kgCO/kWh數(shù)據(jù)來源于某電池廠商電芯LFP電池正極材料碳排低于NCM電池正極材料碳排。根據(jù)權(quán)威國際數(shù)據(jù)庫，LFP背景介紹電池特性與制造工藝 電池全生命周期評價(jià)方法電池生命周期碳排放分析電池碳減排潛力探索總結(jié)與建議發(fā)展形勢與展望4.2電池電芯碳排熱點(diǎn)分析電池由基本單元電芯，通過連接器、電路板、BMS等連接形成模組和最終的電池包。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，電芯的碳排放占電池的65%左右，是整個電池包碳排放的主要來源。電芯“從搖籃到大門”的生命周期同樣包括原材料開采和生產(chǎn)制造。原材料開采中的正負(fù)極材料碳排放是其重要碳排放熱點(diǎn)，尤其對于NCM正極中的鎳、鈷等重要原材料的采礦和提取，往往伴隨著大量的CO2排放。4.2.1正極正極材料制備產(chǎn)生的碳排放占比最高。根據(jù)某電池廠商數(shù)據(jù)，NCM電芯正極的碳排放占電池生命周期碳排放量的40%以上，LFP正極碳排放達(dá)到37%。（如圖11）LFP電芯和不同類型的NCM電芯碳排放情況（圖11）lfP正極負(fù)極電解液NCM811隔膜銅箔NCM622鋁箔其他組裝NCM1110102030405060708090kgCO/kWh數(shù)據(jù)來源于某電池廠商電芯LF