動(dòng)力電池碳足跡LCA評(píng)估與減排潛力

1.動(dòng)力電池碳足跡研究現(xiàn)狀 2.動(dòng)力電池碳足跡評(píng)價(jià)程序與范圍

1.1產(chǎn)品碳足跡

產(chǎn)品碳足跡（PCF）作為衡量產(chǎn)品全生命周期溫室氣體排放的核心指標(biāo)，其核算需基于ISO14067標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建涵蓋原材料獲取、制造、運(yùn)輸、使用到廢棄處理的全鏈條碳核算模型。但系統(tǒng)邊界模糊、數(shù)據(jù)質(zhì)量不一及分配方法差異等問(wèn)題，仍影響結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。隨著歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機(jī)制（CBAM）等政策推進(jìn)，構(gòu)建區(qū)塊鏈碳追溯系統(tǒng)和行業(yè)級(jí)排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)成為提升PCF評(píng)估精度的重要方向[1]

1.2生命周期評(píng)價(jià)（LCA）方法介紹

LCA作為系統(tǒng)評(píng)估產(chǎn)品環(huán)境影響的方法，依據(jù)ISO14040/44標(biāo)準(zhǔn)，分為以下四個(gè)階段：

（1）目標(biāo)與范圍定義。

（2）清單分析：識(shí)別與量化能耗與物料流。

（3）影響評(píng)價(jià)：衡量如全球變暖潛力等環(huán)境影響。

（4）結(jié)果解釋與優(yōu)化建議提出。

LCA已廣泛用于動(dòng)力電池碳排放研究，覆蓋原料開(kāi)采、制造、使用到回收全過(guò)程，為提出可行的減碳策略提供理論支撐。

2.1碳足跡評(píng)價(jià)基本程序

動(dòng)力電池碳足跡評(píng)價(jià)通常包括以下四個(gè)階段：

（1）原材料獲取與加工：涵蓋正極、負(fù)極、電解液、隔膜、銅箔、鋁箔及殼體等核心部件的提取與預(yù)處理。

（2）電池制造：包括極片生產(chǎn)、電芯組裝、模組及電池包集成，能耗主要集中在電極材料生產(chǎn)與干燥。

（③）使用階段：關(guān)注充放電效率、性能衰減及循環(huán)壽命導(dǎo)致的能量損耗。

（4）退役與處理：涉及拆解、回收及資源循環(huán)利用。

2.2生命周期評(píng)估界限與系統(tǒng)構(gòu)成

動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的核心部件，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要包括：

電芯：動(dòng)力電池的基本單元，承擔(dān)儲(chǔ)能與能量釋放功能，常見(jiàn)類型有三元鋰和磷酸鐵鋰，形態(tài)包括圓柱、方形與軟包。

模組：由多個(gè)電芯串并聯(lián)組成，配備熱管理與電氣連接系統(tǒng)，提高安全性與穩(wěn)定性。

電池包：由多個(gè)模組集成構(gòu)成，配有外殼、防護(hù)結(jié)構(gòu)（如IP67密封）及抗震設(shè)計(jì)。

電池管理系統(tǒng)（BMS）：包括數(shù)據(jù)采集、控制及通信單元，保障電池運(yùn)行安全。

熱管理系統(tǒng)：調(diào)節(jié)電池運(yùn)行溫度，延長(zhǎng)壽命并提升效率。

制造流程從電芯生產(chǎn)起，至模組封裝和電池包集成，構(gòu)成完整生命周期評(píng)估體系。合理界定系統(tǒng)邊界和功能單元，是確保碳足跡評(píng)估科學(xué)性的基礎(chǔ) [2]。

3.動(dòng)力電池生命周期碳排放分析

3.1磷酸鐵鋰電池（LFP）

LFP電池因高安全性、長(zhǎng)壽命和低成本廣泛應(yīng)用。碳排放主要集中于原材料獲取，鹽湖提鋰排放較低（1.5-2.5噸CO₂/ 噸碳酸鋰），礦石提鋰較高（5-8噸），石墨化和電解液合成也有顯著排放。制造階段碳排放受電力結(jié)構(gòu)影響，煤電時(shí)約 60-100kgCO₂/kWh ，綠電時(shí)降至20-40kg 使用壽命長(zhǎng)（6000次以上），使用階段排放占比約 10%-25%_o 回收中，火法排放高 （200-300kgCO₂/kWh） ，濕法較低 （50-100kg） ?？傮w碳排放約90-160kgCO₂/kWF 1，原材料及制造合計(jì)占 70%-90% （2

3.2三元鋰離子電池 （NCM）

NCM電池碳排放主要來(lái)自原材料開(kāi)采與制造，約占 80% 以上。鎳冶煉排放高達(dá)8-12噸 CO₂/ 噸，鈷為5-7噸。制造階段煤電排放 80-120kgCO₂/kWh ，綠電 30-50kg 使用壽命較短（500-1000次），使用階段排放占 10%-20% ?；厥栈鸱ㄅ欧鸥叩厥章屎茫荽卫糜兄档吞甲阚E。整體排放為 120-210kgCO₂/ kWh，原材料及制造占 80% 以上[3]。

3.3固態(tài)電池

固態(tài)電池因高能量密度和材料可持續(xù)性，生命周期碳排放較液態(tài)鋰電池降低 29%-39%_o 盡管其鋰需求較傳統(tǒng)電池增加 35% ，但通過(guò)地?zé)崽徜嚨鹊吞技夹g(shù)可降低排放，同時(shí)減少石墨和鈷的使用。制造階段碳排放與液態(tài)電池相近。使用階段得益于能量密度提升，使用排放占比約10%-20% 。尾端處理存在技術(shù)挑戰(zhàn)，但閉環(huán)回收技術(shù)推動(dòng)下排放將下降?？偱欧偶s 60-100kgCO₂/kWh ，結(jié)合綠色材料和電力，減排潛力顯著。

4.動(dòng)力電池碳減排潛力分析

綜合來(lái)看，磷酸鐵鋰電池（LFP）、三元鋰電池（NCM）和固態(tài)電池在碳減排潛力方面差異顯著。LFP因不含鈷鎳，碳排放主要源自鋰提取，整體較低；NCM的鎳鈷冶煉排放高，成為減排瓶頸;固態(tài)電池通過(guò)提升能量密度、減少關(guān)鍵材料用量，具備最大減排潛力。

制造階段，LFP正極工藝較簡(jiǎn)單，碳排放低于NCM，后者高溫?zé)Y(jié)和復(fù)雜電解質(zhì)制造耗能大。固態(tài)電池因電解質(zhì)合成復(fù)雜，初期制造碳排放較高，但低溫工藝及規(guī)?；山档湍芎?。使用階段，LFP壽命長(zhǎng)但能量密度低，NCM能量密度高壽命短，增加更換頻率及碳排放，固態(tài)電池則能量密度和壽命雙優(yōu)，配合綠色電力使用碳排放可較LFP降低約 40% 。

尾端處理上，LFP依賴梯次利用減排，NCM回收率高且濕法回收能有效降低碳排放。固態(tài)電池回收技術(shù)尚待成熟，但閉環(huán)回收潛力巨大。綜合來(lái)看，LFP短期優(yōu)勢(shì)明顯，NCM需去鉆化和回收技術(shù)提升，固態(tài)電池若突破瓶頸，2030 年后有望成為低碳主力，生命周期碳排放可減少 50% 以上（見(jiàn)表1）。

5.結(jié)束語(yǔ)

本文基于生命周期評(píng)價(jià)方法，系統(tǒng)量化了LFP、NCM及固態(tài)動(dòng)力電池的全生命周期碳足跡及減排潛力。研究顯示，固態(tài)電池憑借高能量密度和材料減量?jī)?yōu)勢(shì)，未來(lái)具備較大低碳潛力。LFP電池以低成本和無(wú)鉆鎳優(yōu)勢(shì)適合中低端及儲(chǔ)能市場(chǎng)，NCM需通過(guò)去鉆化和回收技術(shù)提升減排。制造階段推進(jìn)綠色能源替代，加強(qiáng)尾端回收利用，是控制碳排放的關(guān)鍵路徑。動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)加快技術(shù)創(chuàng)新和綠色制造，推動(dòng)固態(tài)電池商業(yè)化，實(shí)現(xiàn)新能源汽車全生命周期綠色發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]陳舒儀、晏任斯、朱磊等。考慮性能指標(biāo)的水泥生命周期綜合優(yōu)化研究[J].水泥，2024，（08）：1-8.DOI：10.13739/j.cnki.cn11-1899/tq.2024.08.001.

[2]劉金敬、卜德明、劉汭。新能源汽車全生命周期綠色低碳效果研究[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2024，49（22）：7-10.DOI：10.16638/j.cnki.1671-7988.2024.022.002.

[3]畢永強(qiáng)、李柏姝、劉世偉?；谶^(guò)程生命周期方法的動(dòng)力電池碳足跡評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)[J].汽車文摘，2025，（01）：52-56.D0I：10.19822/j.cnki.1671-6329.20240090.

作者單位：中海石油（中國(guó)）有限公司北京新能源分公司研發(fā)中心