動(dòng)力電池碳足跡及低碳循環(huán)白皮書-CN

聯(lián)合國全球契約組織GDIforSDG系列報(bào)告——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)動(dòng)力電池碳足跡及低碳循環(huán)發(fā)展白皮書知識(shí)合作伙伴?2023聯(lián)合國全球契約組織“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)目報(bào)告知識(shí)合作伙伴遠(yuǎn)景能源、遠(yuǎn)景智能、遠(yuǎn)景動(dòng)力參編機(jī)構(gòu)中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟中國交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院中國機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)出口商會(huì)中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)歐陽明高院士工作站深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測研究院（粵港澳大灣區(qū)碳足跡創(chuàng)新技術(shù)委員會(huì)）環(huán)球零碳（排名不分先后）鳴謝在該項(xiàng)研究開展的過程中，多家企業(yè)為報(bào)告提供了寶貴的建議和先進(jìn)案例。項(xiàng)目組感謝以下企業(yè)：天齊鋰業(yè)股份有限公司寶馬集團(tuán)寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司格林美股份有限公司PPPPP代表截至2023年10月31日，該企業(yè)為聯(lián)合國全球契約組織成員。SBTi代表截至2023年10月31日，該企業(yè)的科學(xué)碳目標(biāo)已獲批。1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1.1

新能源汽車增長帶動(dòng)動(dòng)力電池產(chǎn)量激增1.2

政策及市場雙輪驅(qū)動(dòng)，電池碳足跡正逐漸成為全球貿(mào)易的焦點(diǎn)之一1.3

電池回收關(guān)注度日漸高漲5891.4

研究目的及意義10電池特性與制造工藝2.1

電池性能比較2.2

工藝流程1213142.3

電池各部件質(zhì)量占比電池全生命周期評價(jià)方法3.1

全生命周期評價(jià)方法介紹3.2

電池生命周期階段介紹3.3

全生命周期評估界限與范圍3.4

數(shù)據(jù)來源16182021電池生命周期碳排放分析4.1

電池包碳足跡分析2323242626284.1.1不同技術(shù)類型電池包跨期碳足跡比較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4.2

電池電芯碳排熱點(diǎn)分析4.2.1正極4.2.2負(fù)極電池碳減排潛力探索5.1

能源結(jié)構(gòu)31323435353940445.2

電池設(shè)計(jì)及包裝5.3

技術(shù)路徑5.4

電池回收5.4.1回收方法及流程5.4.2回收方式碳排放評價(jià)5.4.3企業(yè)回收行動(dòng)5.5

企業(yè)案例總結(jié)與建議6.1

總結(jié)6.2

建議4748發(fā)展形勢與展望7.1

新能源汽車碳中和發(fā)展目標(biāo)明確，動(dòng)力電池碳足跡管理與碳減排是當(dāng)前關(guān)鍵任務(wù)之一7.2

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7.3

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)505052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9月21日在第七十六屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上提出全球發(fā)展倡議，為推動(dòng)國際社會(huì)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(gè)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(gè)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(huì)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(huì)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(dòng)構(gòu)建更美好的社會(huì)。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(huì)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(dòng)、集體行動(dòng)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(dòng)《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)”（GDI

for

SDG）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(gè)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(dòng)對話等多個(gè)維度，加速探索、實(shí)踐和推廣涵蓋零碳轉(zhuǎn)型、減塑行動(dòng)、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GDI

for

SDG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(huì)全域回收體系兩個(gè)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。GDI

for

SDG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(dòng)GDI

for

SDG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(dòng)新能源動(dòng)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(huì)。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(dòng)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(dòng)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(dòng)汽車提供了強(qiáng)有力的經(jīng)濟(jì)案例參考。同時(shí)，電動(dòng)汽車行業(yè)將在新興市場釋放更大的發(fā)展?jié)摿Γ@將不僅僅體現(xiàn)在環(huán)境和氣候?qū)用?，還涵蓋經(jīng)濟(jì)與社會(huì)維度，比如：提供更多的新型就業(yè)機(jī)會(huì)、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(dòng)汽車行業(yè)的綠色、低碳及韌性發(fā)展對于加速推動(dòng)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(dòng)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(dòng)實(shí)踐，從全生命周期角度對動(dòng)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(dòng)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(dòng)為導(dǎo)向，創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力，攜手推動(dòng)氣候行動(dòng)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(dòng)員更多的不同行業(yè)企業(yè)參與GDI

for

SDG項(xiàng)目中來，積極推動(dòng)2030可持續(xù)發(fā)展議程。3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（CO

）排放。2021年交通運(yùn)輸產(chǎn)2新能源汽車增長帶動(dòng)動(dòng)力電池產(chǎn)量激增生的CO

增長至77億噸，約占全球CO

排放總量的21%

。122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(dòng)的電動(dòng)汽車，替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)為驅(qū)動(dòng)的燃油車可有效減少交通運(yùn)輸產(chǎn)生的CO

排放。2以電動(dòng)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(dòng)汽車，以迅速推動(dòng)交通系統(tǒng)向清潔交通系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。全球電動(dòng)車銷售量呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢，2022年全球電動(dòng)汽車總數(shù)達(dá)到2600萬輛，與2021年相比增長了60%

（見圖1）。歐洲新能源車也呈現(xiàn)快速增長的趨2勢。根據(jù)歐洲汽車制造商協(xié)會(huì)（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(dòng)和純電動(dòng)汽車保有量（百萬輛）來源：IEA4（圖1）中國歐洲美國其他302010020102011201220132014201520162017201820192020202120221“Transport”(Paris:IEA,2022),/re-ports/transport.動(dòng)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)?dòng)力電池的需求也在逐步攀升。根據(jù)Statista預(yù)測（如圖2），預(yù)計(jì)2050年動(dòng)力電池需求量將達(dá)到6530吉瓦時(shí)（GWh），約為2020年的600倍。2Roland

Irle,

“Global

EV

Sales

for

2022,”

accessed

March

2,2023,/.3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.),https://iea.blob.core.win-/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(dòng)汽車電池需求預(yù)測5（圖2）700060005000電池需求40︵003000︶2000100002020202520302035204020452050中國是動(dòng)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(dòng)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(dòng)力電池出貨量480GWh，同比增長超1倍，2021年達(dá)到154.5GWh6。中國動(dòng)力電池的裝車量近年來也呈現(xiàn)出逐步提升的趨勢7。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?jiǎng)恿﹄姵仡愋?，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,

Forecasted

Demand

for

Electric

VehicleBatteriesWorldwidefrom2020to2050,”accessedDecember12,2022,/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(dòng)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(dòng)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(dòng)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）200183.8180160140LFP電池NCM電池電池裝車量︵120110.410079.874.380︶6040.520.238.94033.124.422.219.9816.33200156.320162017201820192020202120228俞立嚴(yán)：“性能提升拉動(dòng)裝車量

LFP電池‘跑贏’NCM電池,”

上海證券報(bào),August20,2022.根據(jù)中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2022年中國動(dòng)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)Mordor

Intelligence

的報(bào)告，2022年歐洲動(dòng)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(dòng)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(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟1.2盡管電動(dòng)汽車在行駛階段產(chǎn)生的直接排放量幾乎為零，但其主要?jiǎng)恿碓措姵?，在其生產(chǎn)和制造過程伴隨著大量能源消耗，加之動(dòng)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(huì)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)(Life

Cycle

Assessment，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。政策及市場雙輪驅(qū)動(dòng)，電池碳足跡正逐漸成為全球貿(mào)易的焦點(diǎn)之一隨著電動(dòng)汽車的快速增長和國際社會(huì)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（Carbon

Footprint

of

Products，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(huì)同意歐洲議會(huì)和歐洲理事會(huì)發(fā)布新電池《歐盟電池與廢電池法規(guī)》提案（COM

2020/798

final），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(gè)生命周期。《歐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(dòng)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(dòng)汽車電池必須提供碳足跡聲明，2026年8月起必須標(biāo)識(shí)碳足跡性能等級標(biāo)簽，2028年2月，歐盟會(huì)對電動(dòng)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(dòng)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(huì)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(huì)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

。退役動(dòng)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9電池回收關(guān)注度日漸高漲些金屬資源，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(dòng)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(huì)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(gè)動(dòng)力電池回收市場潛力巨大。電動(dòng)汽車動(dòng)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(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力銳減，大量老舊動(dòng)力電池將很快面臨退役，尤其是早期電動(dòng)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9Anders

Nordel?f

et

al.,

“Environmental

Impacts

of

Hybrid,Plug-in

Hybrid,

and

Battery

Electric

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Learnfrom

Life

Cycle

Assessment?,”

The

International

Journal

of

LifeCycle

Assessment

19,

no.

11

(2014):

1866–90.計(jì)產(chǎn)生約20萬噸的退役動(dòng)力電池，到2025年將增至78萬噸12。國際關(guān)于電池回收相關(guān)政策

（表1）10

羅錦程；閆景武；鄧毅；陳曾思澈；徐紫寅；韓帥帥，

“我國動(dòng)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(huì)2022年科學(xué)技術(shù)年會(huì)--環(huán)境工程技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用分會(huì)場論文集（四）,2022,969–72,/10.26914/kihy.2022.042846.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(dòng)回收技術(shù)發(fā)展11

Mengyuan

Chen

et

al.,

“Recycling

End-of-Life

Electric

VehicleLithium-Ion

Batteries,”

Joule

3,

no.

11

(2019):

2622–46.德國2021202120222022新電池法案(BattG2.0)《大氣環(huán)境保護(hù)法》修訂《廢物指南》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12“一年20萬噸！首批電動(dòng)車電池迎來退役潮，舊電池何去何韓國國會(huì)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(dòng)力電池的二次利用率從？,”環(huán)境技術(shù),no.03vo39(2021):2–3.瑞士聯(lián)邦環(huán)境署明確了車用鋰電池回收規(guī)則，鼓勵(lì)汽車制造商實(shí)施環(huán)保處置系統(tǒng)13劉南；喬凡宸；師婉睿；任心怡；牛富榮，“歐盟新能源汽車動(dòng)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),歐盟《歐盟電池與廢電池法規(guī)》修訂設(shè)定了與動(dòng)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(dòng)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(dòng)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)?；厥眨?guī)劃完整的鋰電池回收價(jià)值鏈的建設(shè)和布局，以推動(dòng)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(tái)相關(guān)政策引導(dǎo)與支持新能源車動(dòng)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(lì)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(dòng)力電池梯次利用產(chǎn)品認(rèn)證工作的公告中指出，健全動(dòng)力電池梯次利用市場體系，促進(jìn)動(dòng)力電池梯次利用行業(yè)健康有序發(fā)展，鼓勵(lì)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通過核算電池碳足跡，可比較不同型號(hào)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(dòng)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(dòng)汽車碳減排效果至關(guān)重要。研究目的及意義然而，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(cuò)誤的結(jié)論，并對如何減少電池的環(huán)境影響造成錯(cuò)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(huì)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(dòng)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(dòng)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。不同鋰電池性能比較15,16,17

（表3）LFPNCM固態(tài)電池正極材料負(fù)極材料單體電壓安全性LiFePO4石墨LiNi

Co

Mn1-x-yO2高電勢材料鋰金屬xy石墨3.2V3.7V中5V以上高較高能量密度循環(huán)壽命成本150-170Wh/kg3500次以上一般200-300Wh/kg2500次左右略高350-500Wh/kg5000次以上高14

Yuhan

Liang

et

al.,

“Life

Cycle

Assessment

of

Lithium-IonBatteries

for

Greenhouse

Gas

Emissions,”

Resources,ConservationandRecycling117(2017):285–93.15

Xiong

Shu

et

al.,

“Life-Cycle

Assessment

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the

Environmen-tal

Impact

of

the

Batteries

Used

in

Pure

Electric

PassengerCars,”EnergyReports7(2021):2302–15.16王福振；馬什鵬；張鑫新；黃學(xué)江；馬永娟，

“新能源汽車生命動(dòng)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(dòng)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。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.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-17Prasad

Mandade

et

al.,

“Environmental

Life

Cycle

Assessment

ofEmerging

Solid-State

Batteries:

AReview,”

Chemical

EngineeringJournal

Advances,

2022,

100439.PO

），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4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。18

俞立嚴(yán),“性能提升拉動(dòng)裝車量

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。12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2.2LFP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(gè)部分（如圖5）。工藝流程前段工藝，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(gè)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）前段工藝疊片工藝注液工藝后段工藝混料超聲焊封裝涂布疊片輥壓模切活化化成注液后處理排氣封口與傳統(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電池系統(tǒng)中不同成分的質(zhì)量比19

（圖6）4.9%4.7%5.8%4.5%正極負(fù)極28.8%10.7%30.5%13.2%銅箔鋁箔電解液隔膜其他LFPNCM18.3%18.1%17.3%17.5%12.8%12.9%19

Shuetal.,“Life-CycleAssessmentoftheEnvironmentalImpactoftheBatteriesUsedinPureElectricPassengerCars.”14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（LCA）是一種客觀評價(jià)產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝和活動(dòng)對環(huán)境負(fù)荷的過程。它通過辨識(shí)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(gè)階段：（1）目標(biāo)和范圍，確定研究的框架和目標(biāo)；（2）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；（3）生命周期影響評估，評估環(huán)境相關(guān)性，如全球變暖潛力；（4）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(dòng)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(dòng)力電池碳足跡核算標(biāo)準(zhǔn)包括ISO14067、GHG

protocol產(chǎn)品核算標(biāo)準(zhǔn)、英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（BSI）的PAS2050等，這些標(biāo)準(zhǔn)可用于對汽車動(dòng)力電池產(chǎn)品全生命周期的碳排放進(jìn)行核算。電動(dòng)汽車動(dòng)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(huì)發(fā)布的《用于移動(dòng)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(huì)根據(jù)新電池法發(fā)布的《電動(dòng)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(huì)牽頭制定的《動(dòng)力和儲(chǔ)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)展形勢與展望不同動(dòng)力電池專用標(biāo)準(zhǔn)對比

（表3）標(biāo)準(zhǔn)名稱

用于移動(dòng)應(yīng)用的高比能量可充電電池產(chǎn)品的環(huán)境足跡種類規(guī)則（PEFCR）電動(dòng)汽車電池碳足跡計(jì)算規(guī)則（CFB-EV)動(dòng)力和儲(chǔ)能電池產(chǎn)品類別規(guī)則（PCR）發(fā)布機(jī)構(gòu)歐盟委員會(huì)適用產(chǎn)品歐盟委員會(huì)中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)電動(dòng)車用電池（如電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車、電動(dòng)公共汽車等）在歐盟成員國上市或投入使用動(dòng)力電池：為工具提供動(dòng)力來源的動(dòng)力電池，多指為電動(dòng)汽車、電動(dòng)列車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具等提供動(dòng)力的蓄電池，充電器也包含在內(nèi)；的所有電動(dòng)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(dòng)工具類用電池（如電鉆等）儲(chǔ)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(chǔ)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)品組件電芯電芯模組電池電芯OEM組件：模組電池管理系統(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搖籃到墳?zāi)瓜到y(tǒng)邊界原材料獲取階段原材料獲取和預(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)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(dòng)和被動(dòng)電池元件）以及電氣/電子元件的制造生產(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(chǔ)存施的產(chǎn)品部件，前體生產(chǎn)應(yīng)包括在內(nèi)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/電子部件的組裝尾端回收階段：電池收集、拆解和再生分銷階段：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(chǔ)存分銷階段：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、回收和處理尾端處理階段：電池收集、拆解和再生17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(gè)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)埂保磸碾姵卦牧汐@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

（圖7）鋰石礦提純硫酸鈷硫酸錳硫酸鎳粘合劑碳酸鋰三元前驅(qū)體NMP溶劑……正極其他材料正極活性材料電池電池使用廢棄回收負(fù)極材料其余電池材料石墨隔膜鋁箔銅箔電解液……18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電池生產(chǎn)和制造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(dòng)力電池和LFP動(dòng)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)。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(gè)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

&

Dry

room）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(gè)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)。使用階段尾端處理電池使用階段，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(dòng)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(huì)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)。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。回收是通過梯次利用、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(huì)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(gè)電芯通過連接器和電路板進(jìn)行連接形成模組（module），數(shù)個(gè)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(dòng)態(tài)熱交換的部件（如導(dǎo)熱部件、循環(huán)液體管等）。動(dòng)力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

（圖8）動(dòng)力電池系統(tǒng)外接設(shè)備/電池管理系統(tǒng)（BMS）車輛電池管理單元（BMU）電池控制單元（BMU）充電設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施接口BMUBMUBMUBMUBMU熱管理系統(tǒng)電池單體電池單體電池單體電池單體來源于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(dòng)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）。20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(dòng)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(dòng)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(hào)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(shí)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。電池包碳足跡分析4.1.1不同技術(shù)類型電池包跨期碳足跡比較由于動(dòng)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(hào)電池的LCA研究數(shù)據(jù)，核算從“搖籃到大門”的車用動(dòng)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(hào)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(hào)23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(hào)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(huì)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(dòng)力入先進(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。PSBTi(AESC)，通過引隨著碳排放問題的日益凸顯和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，電池生命周期的碳足跡會(huì)越

來越受到關(guān)注。一些國家和地區(qū)已經(jīng)開始出臺(tái)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(dòng)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(dòng)汽

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在150-200kgCO2-eq/kWh左右。不同技術(shù)類型電池包跨生命周期階段碳足跡比較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(huì)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(dòng)力電池制造碳排放的主要來源，因?yàn)殡姵氐恼麄€(gè)生產(chǎn)過程中有多個(gè)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(dòng)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。25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(gè)電池包碳排放的主要來源。電池電芯碳排熱點(diǎn)分析電芯“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CO

排放。24.2.1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）lfPNCM811NCM622NCM111正極負(fù)極電解液隔膜銅箔鋁箔其他組裝0102030405060708090kgCO2-eq/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電池正極材料的碳排放在8kgCO2-eq/kg左右，遠(yuǎn)低于NCM電池（22.4-31kgCO2-eq/kg）（圖12）。除此之外在不同國家和地區(qū)生產(chǎn)的正極材料，其碳足跡會(huì)有差別。NCM正極材料中高鎳、低鈷技術(shù)方向材料碳排放有下降趨勢。目前市場上的NCM電池的正極材料逐步向高鎳、低鈷過渡（由NCM111逐漸發(fā)展為NCM811）。NCM的碳足跡呈下降趨勢，與NCM111相比，NCM622和NCM811的碳足跡分別減少了4%和8%左右（圖12）。26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)展形勢與展望不同區(qū)域LFP與NCM電池正極碳排放對比（圖12）35其他原料正極活性材料能耗中國其他國家3025201510中國其他國家中國其他國家50LFP電池正極NCM811電池正極NCM111電池正極數(shù)據(jù)來源于權(quán)威國際數(shù)據(jù)庫在NCM前驅(qū)體中鈷的碳排因子高，鎳次之，使用高鎳材料能一定程度降低NCM正極碳排放。正極材料碳排放主要來源是正極活性材料，而正極活性材料的碳排放來源于前驅(qū)體（圖13）。對于NCM電池，其正極是由不同配比的硫酸鎳（NiSO

），硫酸鈷（CoSO

），硫酸錳（MnSO

）混合制444成，不同的配比會(huì)影響電池的正極材料碳排放，進(jìn)而影響電池的碳足跡。NCM正極中鎳含量的增加通常也會(huì)增加動(dòng)力電池的比能量，但鎳占比越多，材料的熱穩(wěn)定性越差20；鈷元素有利于提升材料的電導(dǎo)率與倍率性能，但也造成了材料成本的上升，且不利于環(huán)保；錳元素的存在起了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用，但過高的錳含量會(huì)降低材料的比容量。由于鈷是目前鋰離子電池正極活性材料中使用的最昂貴的金屬，因此鋰離子電池技術(shù)也在努力降低鈷含量，同時(shí)增加鎳含量來降低鋰離子電池的成本。20SiyangLiuetal.,“ComparativeStudiesofZirconiumDopingand

Coating

on

LiNi0.

6Co0.

2Mn0.

2O2

Cathode

Material

atElevated

Temperatures,”

Journal

of

Power

Sources

396(2018):288–96.NCM811的正極材料碳排放略低于NCM111。由于NCM811中鈷的含量低，盡管鎳的含量增加，但鎳增加的量帶來的碳排不如鈷減少量的碳排。同時(shí)隨著鎳含量的提升，電池能量密度增加，折算到單位kWh的電池碳足跡將下降。27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)展形勢與展望不同區(qū)域LFP與NCM電池正極活性材料（左）、前驅(qū)體（右）碳排放對比（圖13）35252015105其他原料前驅(qū)體能耗中國中國

其他國家30252015105其他原料硫酸錳硫酸鈷硫酸鎳能耗其他國家中國其他國家中國其他國家中國

其他國家中國其他國家00LFP電池磷酸鐵鋰LFP電池磷酸鐵鋰NCM811電池正極活性材料NCM111電池正極活性材料NCM811電池前驅(qū)體NCM111電池前驅(qū)體（水熱工藝）（固態(tài)工藝）數(shù)據(jù)來源于權(quán)威國際數(shù)據(jù)庫4.2.2負(fù)極電池的負(fù)極主要由石墨制成，是電池原材料獲取階段第二大排放來源。中國生產(chǎn)的人造石墨碳排放在6.05kgCO2-eq/kg，硅涂覆石墨碳排放則為6.21kgCO2-eq/kg，略高于普通人造石墨（圖14）。硅涂覆石墨能夠使電池充電過程中，負(fù)極上不易出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象，與石墨材料相比較具有更好的安全性能，但會(huì)造成較高的碳排放。分地區(qū)電池負(fù)極材料碳排對比

（圖14）7中國中國6其他國家54321其他國家其他原料人造石墨能耗0人造石墨制備的負(fù)極材料硅涂覆人造石墨制備的負(fù)極材料數(shù)據(jù)來源于權(quán)威國際數(shù)據(jù)庫28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)展形勢與展望中國石墨生產(chǎn)能耗的碳排放占76%，其他地區(qū)達(dá)到64%（圖15）。人造石墨負(fù)極的制備工藝復(fù)雜，主要分為預(yù)處理、造粒、石墨化和篩分等步驟。其中，石墨化是一個(gè)高溫?zé)崽幚磉^程，它提供能量以促使原子重排及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，然而，該過程需消耗大量能量，會(huì)產(chǎn)生大量碳排。負(fù)極活性材料碳排分區(qū)域?qū)Ρ?/p>

（圖15）65其他原料4321主材能耗0人造石墨-中國人造石墨-其他國家數(shù)據(jù)來源于權(quán)威國際數(shù)據(jù)庫以上造成國家間正極、負(fù)極材料的碳排放差異，主要原因是，不同國家和地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝可能存在差異，導(dǎo)致碳足跡的不同。數(shù)據(jù)庫中其他國家電力因子比中國的電網(wǎng)因子低0.3-0.7kgCO2-eq/kWh。除此之外，一些國家和地區(qū)可能在生產(chǎn)工藝和能源效率方面更加先進(jìn)，從而減少了生產(chǎn)過程中的碳排放。因此，電池正負(fù)極材料具有巨大的減排潛力。通過回收其中的金屬元素和石墨等材料，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用，既可以緩解礦產(chǎn)資源壓力，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展和減少碳排放，還將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也能抵消正負(fù)極材料獲取帶來的碳排放。29電池碳減排潛力探索30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)展形勢與展望電池生產(chǎn)的碳排放受其生命周期諸多環(huán)節(jié)和變量的影響，包括工藝改進(jìn)、材料及包裝改進(jìn)、電力碳強(qiáng)度的降低等。動(dòng)力電池碳減排是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，通過對動(dòng)力電池碳減排的潛力展開探索和分析，比較不同碳減排途徑的優(yōu)缺點(diǎn)，能夠?yàn)閯?dòng)力電池制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好型轉(zhuǎn)型提供借鑒和參考。5.1電池整個(gè)生命周期主要的能源消耗來自于電力，電力的碳排放也將顯著影響電池生產(chǎn)的整個(gè)生命周期碳排放結(jié)果。能源結(jié)構(gòu)電力的碳排放取決于當(dāng)?shù)氐碾娏δ茉唇Y(jié)構(gòu)。由于不同的國家由于具有特定的電力組合，即使是同款電池在不同地區(qū)制造，碳足跡也會(huì)有差別。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示（見表4），2021年動(dòng)力電池的碳足跡在歐洲都較低，其次是美國，主要是因?yàn)闅W美國家的電力結(jié)構(gòu)相對清潔。同時(shí)，LFP電池的碳足跡低于NCM電池，盡管LFP的能量密度通常較小，但NCM正極材料及其前端金屬鹽產(chǎn)生的過程通常具有更高的碳排放。不同型號(hào)動(dòng)力電池分地區(qū)的碳足跡（kgCO

/kWh）21

（表4）2歐洲美國中國南韓日本NCM111NCM622NCM811LFP56607769735457696468535568636734-3937-4251-5646-5050-55因時(shí)間和能源政策的變化，各國電網(wǎng)的平均碳排因子在不斷變化。歐洲電網(wǎng)平均碳排放因子的一般估計(jì)值在0.2-0.5kgCO2-eq/kWh，低于美國（0.4-0.8kgCO2-eq/kWh），韓國，日本，中國（0.5-1.2kg2-eq/kWh）。21Stephen

Gifford,

“The

UK:

A

Low

Carbon

Location

toManufacture,

Drive

and

Recycle

Electric

Vehicles”

(FaradayInstitution,n.d.),https://www.faraday.ac.uk/wp-content/uploads/2021/11/Fara-day_Insights_12_FINAL.pdf.相關(guān)研究整理了不同國家動(dòng)力電池碳足跡，與歐洲或中國作者發(fā)表的相比，美國通訊作者發(fā)表的鋰離子電池生產(chǎn)的溫室氣體排放較低且分散性較低22。因此使用一致的電網(wǎng)因子對動(dòng)力電池碳足跡核算以及比較非常重要。22

Anne

Bouter

and

Xavier

Guichet,

“The

Greenhouse

GasEmissions

of

Automotive

Lithium-Ion

Batteries:

A

StatisticalReview

of

Life

Cycle

Assessment

Studies.,”

Journal

ofCleanerProduction,2022,130994.使用綠電能夠顯著降低電池碳足跡。相較于傳統(tǒng)電力排放因子，由于綠電完全由可再生能源生產(chǎn)，其排放因子幾乎為0。針對某中國工廠生產(chǎn)的NCM811電池，若其生產(chǎn)過程中用電全部由電網(wǎng)直供變?yōu)榫G電，則可在其生命周期減少30%的碳排放（如圖16）。同時(shí)，部分標(biāo)準(zhǔn)將電池使用階段電力損耗納入碳足跡核算，綠色電力的推廣可以顯著降低電力損耗造成的碳排放，從而降低在這些標(biāo)準(zhǔn)下核算的動(dòng)力電池碳足跡。31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)展形勢與展望以NCM811電芯為例的電力清潔化減排潛力

（圖16）120%100%100%-11%80%60%40%20%0%-29%減排前碳排放量正極生產(chǎn)100%使用綠電電池生產(chǎn)100%使用綠電數(shù)據(jù)來源于某電池廠商電芯生產(chǎn)由于國家間綠色電力互認(rèn)體系尚未形成，當(dāng)國際交易涉及產(chǎn)品碳足跡時(shí)，不同國家和機(jī)構(gòu)對于企業(yè)生產(chǎn)使用綠色電力的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)不一致，國家間電網(wǎng)的綠色電力無法互認(rèn)。在計(jì)算動(dòng)力電池碳足跡時(shí)，國際上已一致認(rèn)可的綠色電力供應(yīng)方式為，綠色電力從發(fā)電側(cè)直供用電側(cè)（不經(jīng)過電網(wǎng)）。根據(jù)歐盟委員會(huì)針對歐盟電池法案發(fā)布的動(dòng)力電池碳足跡計(jì)算規(guī)則，對于歐盟外生產(chǎn)的產(chǎn)品，不認(rèn)可綠證，僅認(rèn)可綠電直供。法國2023年9月19日發(fā)布的根據(jù)歐盟委員會(huì)能源法案延伸的新能源車輛環(huán)境影響計(jì)算指南中也明確指出僅認(rèn)可物理上實(shí)現(xiàn)的綠電直供。近幾年，中國的零碳產(chǎn)業(yè)園模式提供了一種可能的解決方案，在升級后的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)園或者全新建的產(chǎn)業(yè)園中，園內(nèi)的風(fēng)機(jī)、光伏、儲(chǔ)能與智能物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同形成的清潔、穩(wěn)定、高效的新型電力系統(tǒng)，為電池生產(chǎn)、組裝過程提供低碳或零碳能源供給。同時(shí)，直供入駐園區(qū)內(nèi)的電池上游合作伙伴，降低正負(fù)極、電解液等高耗能制造環(huán)節(jié)的碳排放，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電池產(chǎn)業(yè)鏈的低碳甚至是零碳。5.2按外形封裝材料的不同，電池又可以分為圓柱型電池、方殼電池、軟包型電池。圓柱型電池是采用鋼殼作為封裝材料，外形為圓柱體的鋰電池，按照標(biāo)準(zhǔn)尺寸方便定制各類電池，電池能力密度較高，電芯一致性較好，散熱效果好，安全性好，自動(dòng)化程度高。方殼電池通常采用鋁殼或鋼殼結(jié)構(gòu)，相對重量輕，能量密度適中，結(jié)構(gòu)較為簡單。軟包型電池采用鋁塑復(fù)合膜作為封裝材料，外形為扁方形的鋰電池，安全性好，不易發(fā)生爆炸，質(zhì)量與鋼殼鋁殼相比更輕、能量密度高，內(nèi)阻小，降低電池自耗電，循環(huán)壽命較長。電池設(shè)計(jì)及包裝32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)展形勢與展望不同封裝電池比較

（表5）特征圓柱型電池方殼電池軟包型電池外形長圓柱形矩形無規(guī)則形狀，常見長方形或正方形，邊緣為圓角矩形封裝材料金屬殼體結(jié)構(gòu)通常采用鋁殼或鋼殼結(jié)構(gòu)使用鋁塑膜材質(zhì)能量密度安全性中低中中高高工藝要求低中高除常見的電池設(shè)計(jì)外，還有一種電池單體電芯呈六棱柱狀的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以增大電芯的容量，且殼體內(nèi)可以容納更多的電解液以延長電池的使用壽命。在多個(gè)電芯連接為電池模組時(shí)，能夠有效提高了空間利用率，由于正六棱柱形的殼體提供了更大的容納空間，且圓柱形卷繞極芯與殼體的側(cè)壁存在一定間隙，可以降低電池安全性能劣化的風(fēng)險(xiǎn)。23

Bouter

and

Guichet.A

design

process

model

for

batterysystemsbasedonexistinglifecycleassessmentresults.電池設(shè)計(jì)和包裝影響其碳足跡，研究表明棱柱型電池制造相較于圓柱電池，會(huì)產(chǎn)生更多碳排。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，盡管棱柱形電池設(shè)計(jì)的樣本包含很少，但從收集到的數(shù)據(jù)顯示，棱柱形電池產(chǎn)生的碳排放是圓柱形電池設(shè)計(jì)的兩倍左右。具體而言，圓柱形設(shè)計(jì)的電池電芯的平均碳足跡結(jié)果為51.7kgCO2-eq/kWh，棱柱形電池設(shè)計(jì)的結(jié)果為114.4kgCO2-eq/kWh23。棱柱電池能量密度相較于NCM，LFP更低24，需要消耗更多的原材料以達(dá)到同等水平的發(fā)電量，導(dǎo)致其碳排較高。24

U.AkasapuandP.Hehenberger,“ADesignProcessModelfor

Battery

Systems

Based

on

Existing

Life

Cycle

AssessmentResults,”JournalofCleanerProduction407(2023):137149.33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5.3技術(shù)路徑LFP電芯全球平均碳足跡為60kgCO2-eq/kWh左右，通過采用100%綠電進(jìn)行組裝，電池的碳排放量降低到40kgCO2

-

e

q

/kWh左右，實(shí)現(xiàn)了30%以上的減排效果；若正極