可持续驱动未来：从摇篮到摇篮应对环境挑战，锂离子CTM蓄电池跨全球供应链
发布时间：2026-08-05 20:44:04 点击： 次
电动汽车（EV）在可持续交通中起着关键作用，显著减少了化石资源的使用和排放。电动汽车的核心是锂离子电池，主要是镍锰钴（NMC）和磷酸铁锂（LFP），这些电池在供应链中可能对环境的影响各异，因此需要不同的处理策略。收集了NMC和LFP电池生命周期评估的信息，以评估其生命周期环境特征，识别关键热点（包括区域差异），并提出实现可持续发展的路径。评估了三种最著名的回收技术，以确定电池最可持续的生命周期终结路径，重点是保护关键资源实现循环经济，即可持续发展目标（SDG12）。NMC电池在生产和使用过程中对环境的影响更高，而LFP电池在回收过程中影响更大。生产阶段是主要热点，对环境和资源枯竭影响深远。回收对生态系统质量和人类健康有重大影响。在评估的回收方法中，直接回收被证明是最环保的，在减轻环境影响方面优于火法冶金和湿法冶金方法。可以得出结论，LFP电池为电动出行提供了更好的选择，应采用直接回收技术以减轻环境负担，支持SDG7、SDG12和SDG13。与德国、欧洲和美国相比，中国的电池生产链在大多数生命周期阶段的环境负担都更高。可持续交通需要电池技术的进步、创新的回收、利益相关者对环境影响的认识，以及改进电池设计以实现可回收性。
随着各国努力实现可持续发展目标（SDGs）并实现净零排放，重点转向从传统交通向电动出行[1,2]。电动汽车（EV）的采用显著加速，尤其是在乘用车领域[3,4]。2023年，电动汽车销量较2022年增长了350万辆，同比增长35%。这一数字是2018年销售额的六倍多。市场高度集中，中国、欧洲和美国占全球电动汽车购买的95%。然而，发展中国家也在向电子出行迈进，认识到减少交通部门温室气体排放的重要性[5]。
电动汽车的核心是锂离子电池（LIB），这是为这些车辆供能的关键部件。在市场上各种锂电池中，镍锰钴（NMC）和磷酸铁锂（LFP）电池是目前电动汽车中最广泛使用的[6]。这两种类型在性能、安全性、成本和耐用性方面各有优缺点[7]。NMC电池以其更高的能量密度、更长的续航里程和更优的性能而闻名，因此在乘用车中非常受欢迎[8]。而LFP电池价格更实惠，使用寿命更长，安全性更优，因此在公交车和商用车中具有吸引力[9]。
NMC和LFP电池共同面临的一个关键问题是其生命周期中的环境负担。锂、钴和镍等关键材料的开采对环境造成重大影响，包括资源枯竭、生态系统破坏以及采矿区的健康风险[10]。此外，管理这些电池的寿命终止阶段（EOL）也面临与处置和回收相关的挑战。如果没有适当的回收解决方案，LIBs可能导致有害废物和宝贵有限资源的损失[11]。Hill等人[12]报告称，欧洲议会讨论电池电动汽车整个生命周期中的环境挑战。报告还强调需要更好的回收技术和政策，以应对电池生产和处置带来的重大环境影响。
回收已成为减轻LIB供应链环境影响的关键，湿法冶金、火法冶金和直接回收等方法为回收有价值材料提供了途径[13]。湿法冶金回收利用化学浸出提取金属，火法冶金回收依赖高温，直接回收则涉及在分子层面恢复阴极活性材料，以恢复其电化学功能以便再利用。每种方法在成本、能源需求、材料回收和环境影响方面各不相同 [[14]， [15]， [16]]。
然而，确定哪种回收技术最环保，以及哪种最适合NMC或LFP电池仍是一个复杂的问题。每种电池的成分和材料组合不同，需要针对性地进行有效回收。此外，回收方法对环境的影响，如能源消耗、排放和资源回收效率，差异很大。这种复杂性凸显了需要进行全面的生命周期评估（LCA），以评估NMC和LFP电池从生产到寿命结束的环境负担，包括最合适的回收技术。
公认已有大量关于LIBB生命周期评估的综述研究发表。然而，大多数现有综述往往聚焦于单一生命周期阶段，如生产或回收 [[17]， [18]， [19]]。在涵盖整个生命周期的情况下，分析通常仅限于电池化学成分[20]，不进行化学交叉比较。相反，一些考虑多种化学的综述往往采用定性讨论，强调一般利弊、挑战和未来方向，而未提供生命周期阶段和电池类型的定量区分[21,22]。只有少数研究提供不同化学的定量生命周期比较，即便如此，关注点通常也局限于单一影响类别，最常见的是气候变化 [[23]， [24]， [25]]。其他重要的环境维度，如人类毒性、资源枯竭等，常被忽视。我们评测的新颖之处在于其全面的方法，结合了这一点。
因此，本研究对NMC和LFP电池的LCA研究进行了全面综述，特别关注分析电池生命周期不同阶段（包括生产、使用和回收）对环境的影响。该评估旨在识别各阶段环境负担的关键因素，并突出可持续发展方面需要改进的领域。更具体地说，这项工作的目标如下。
本综述通过比较NMC和LFP电池在生产、使用和回收过程中的生命周期影响，推动可持续电动出行的发展。报告分析了九个环境类别，识别关键热点，突出最佳回收策略、区域热点，并指出挑战和前进方向。该报告基于80项研究，支持循环经济政策，并为低影响电池设计和决策提供实用指导。
简介
电动汽车的核心是锂离子电池（LIB），这是为这些车辆供能的关键部件。在市场上各种锂电池中，镍锰钴（NMC）和磷酸铁锂（LFP）电池是目前电动汽车中最广泛使用的[6]。这两种类型在性能、安全性、成本和耐用性方面各有优缺点[7]。NMC电池以其更高的能量密度、更长的续航里程和更优的性能而闻名，因此在乘用车中非常受欢迎[8]。而LFP电池价格更实惠，使用寿命更长，安全性更优，因此在公交车和商用车中具有吸引力[9]。
NMC和LFP电池共同面临的一个关键问题是其生命周期中的环境负担。锂、钴和镍等关键材料的开采对环境造成重大影响，包括资源枯竭、生态系统破坏以及采矿区的健康风险[10]。此外，管理这些电池的寿命终止阶段（EOL）也面临与处置和回收相关的挑战。如果没有适当的回收解决方案，LIBs可能导致有害废物和宝贵有限资源的损失[11]。Hill等人[12]报告称，欧洲议会讨论电池电动汽车整个生命周期中的环境挑战。报告还强调需要更好的回收技术和政策，以应对电池生产和处置带来的重大环境影响。
回收已成为减轻LIB供应链环境影响的关键，湿法冶金、火法冶金和直接回收等方法为回收有价值材料提供了途径[13]。湿法冶金回收利用化学浸出提取金属，火法冶金回收依赖高温，直接回收则涉及在分子层面恢复阴极活性材料，以恢复其电化学功能以便再利用。每种方法在成本、能源需求、材料回收和环境影响方面各不相同 [[14]， [15]， [16]]。
然而，确定哪种回收技术最环保，以及哪种最适合NMC或LFP电池仍是一个复杂的问题。每种电池的成分和材料组合不同，需要针对性地进行有效回收。此外，回收方法对环境的影响，如能源消耗、排放和资源回收效率，差异很大。这种复杂性凸显了需要进行全面的生命周期评估（LCA），以评估NMC和LFP电池从生产到寿命结束的环境负担，包括最合适的回收技术。
公认已有大量关于LIBB生命周期评估的综述研究发表。然而，大多数现有综述往往聚焦于单一生命周期阶段，如生产或回收 [[17]， [18]， [19]]。在涵盖整个生命周期的情况下，分析通常仅限于电池化学成分[20]，不进行化学交叉比较。相反，一些考虑多种化学的综述往往采用定性讨论，强调一般利弊、挑战和未来方向，而未提供生命周期阶段和电池类型的定量区分[21,22]。只有少数研究提供不同化学的定量生命周期比较，即便如此，关注点通常也局限于单一影响类别，最常见的是气候变化 [[23]， [24]， [25]]。其他重要的环境维度，如人类毒性、资源枯竭等，常被忽视。我们评测的新颖之处在于其全面的方法，结合了这一点。
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涵盖多种LID化学（NMC和LFP）， - •
整个电池生命周期（生产、使用及寿命终止）分析， - •
电池类型与生命周期阶段的定性与定量比较， - •
评估九个不同的环境影响类别，提供环境负担的多维视角。 - •
为决策者提供针对特定电池化学成分的最佳回收方法，并考虑其环境影响
因此，本研究对NMC和LFP电池的LCA研究进行了全面综述，特别关注分析电池生命周期不同阶段（包括生产、使用和回收）对环境的影响。该评估旨在识别各阶段环境负担的关键因素，并突出可持续发展方面需要改进的领域。更具体地说，这项工作的目标如下。
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比较NMC和LFP电池的环境性能， - -
确定每种电池类型的生命周期热点阶段， - -
评估并推荐每种电池类型的最佳回收方法
本综述通过比较NMC和LFP电池在生产、使用和回收过程中的生命周期影响，推动可持续电动出行的发展。报告分析了九个环境类别，识别关键热点，突出最佳回收策略、区域热点，并指出挑战和前进方向。该报告基于80项研究，支持循环经济政策，并为低影响电池设计和决策提供实用指导。