典型蓄電池生命周期評(píng)價(jià)研究——以鉛酸蓄電池和鋰離子電池為例.pdf

1、蓄電池也稱二次電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置。經(jīng)過(guò)100多年發(fā)展，蓄電池已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交通、能源和電子設(shè)備等領(lǐng)域。目前應(yīng)用最多的有鉛酸蓄電池和鋰離子電池等。近年來(lái)，我國(guó)蓄電池產(chǎn)量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，大型電池企業(yè)累計(jì)總產(chǎn)量已超過(guò)220.7GWh，占世界總產(chǎn)量的40％以上。隨著蓄電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以資源消耗和重金屬污染為代表的相關(guān)環(huán)境問(wèn)題隨之而來(lái)。因此，以鉛酸蓄電池、錳酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池這3種典型蓄電池為研究對(duì)象，深入分析其環(huán)境

2、負(fù)荷及影響因素，提出有針對(duì)性的優(yōu)化建議，對(duì)于實(shí)現(xiàn)污染物全過(guò)程控制、降低生產(chǎn)成本具有十分重要的意義。
　　論文運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)(Life cycle assessment，LCA)和生命周期成本(Lifecycle costing，LCC)方法比較3種蓄電池在“搖籃—工廠大門(mén)”系統(tǒng)邊界內(nèi)的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)成本影響負(fù)荷;分析造成3種蓄電池生產(chǎn)工藝環(huán)境和經(jīng)濟(jì)成本影響的關(guān)鍵流程和關(guān)鍵物質(zhì)，對(duì)關(guān)鍵流程、循環(huán)次數(shù)和充放電效率這3種敏感性因素進(jìn)行了敏

3、感性分析，并根據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論的“3R”原則對(duì)蓄電池生產(chǎn)工藝提出有針對(duì)性的優(yōu)化建議。
　　研究發(fā)現(xiàn)，蓄電池系統(tǒng)邊界內(nèi)的潛在環(huán)境影響主要是淡水水體富營(yíng)養(yǎng)化、人類(lèi)毒性、淡水生態(tài)毒性、海水生態(tài)毒性和金屬消耗，并且鉛酸蓄電池總體環(huán)境影響負(fù)荷最大，錳酸鋰電池次之，磷酸鐵鋰電池環(huán)境影響負(fù)荷最小。造成鉛酸蓄電池生產(chǎn)工藝環(huán)境和經(jīng)濟(jì)成本影響的關(guān)鍵流程是生極板制造流程，在總體環(huán)境影響負(fù)荷中所占比重為80.56％，占總體經(jīng)濟(jì)成本的比重為81.22％;其中

4、造成環(huán)境影響的關(guān)鍵物質(zhì)是生極板制造流程中的精鉛和錫，其在總體環(huán)境影響負(fù)荷中所占的比重分別為46.3％和32.41％。錳酸鋰電池中的正極片制造流程、裝配流程和負(fù)極片制造流程是造成環(huán)境影響的關(guān)鍵流程，占總體環(huán)境影響負(fù)荷的比重分別為61.19％、18.77％和15.92％，占經(jīng)濟(jì)成本的比重分別為35.73％、23.26％和21.68％;其中的關(guān)鍵物質(zhì)是正極片制造流程中的錳酸鋰和裝配流程中的鋁殼，占總體環(huán)境影響負(fù)荷的比重分別為46.93％和18

5、.23％。造成磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)工藝環(huán)境影響的關(guān)鍵流程為正極片制造流程、裝配流程和負(fù)極片制造流程，占總體環(huán)境影響負(fù)荷的比重分別為52.98％、21.26％和17.68％，在經(jīng)濟(jì)成本中占的比重分別為40.05％、20.48％和20.48％;正極片制造流程中的磷酸鐵鋰和裝配流程中的鋁殼是造成環(huán)境影響的關(guān)鍵物質(zhì)，占總體環(huán)境影響負(fù)荷的比重分別為41.4％和20.6％。另外，提高蓄電池循環(huán)次數(shù)和充放電效率也是降低環(huán)境影響的有效途徑。計(jì)算結(jié)果表明，若

6、蓄電池循環(huán)次數(shù)和充放電效率提高10％，環(huán)境影響負(fù)荷大約分別降低9％和11％左右。
　　在蓄電池生命周期環(huán)境和經(jīng)濟(jì)成本影響分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論的“3R”原則對(duì)各關(guān)鍵流程進(jìn)行優(yōu)化可知，改善鉛酸蓄電池生極板制造流程，實(shí)現(xiàn)精鉛和錫的減量化能夠從環(huán)境和經(jīng)濟(jì)成本2個(gè)方面降低影響;優(yōu)化錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池正極片制造流程，利用提高工藝水平和加強(qiáng)生產(chǎn)管理等方式降低錳酸鋰和磷酸鐵鋰消耗量，可以有效降低環(huán)境和經(jīng)濟(jì)成本影響;而改善錳酸鋰和磷酸鐵