锂离子电池的成本、碳足迹及环境影响——从正极活性材料合成到电池制造与回收

锂离子电池（LIB）需求的强劲增长需要对价值链中的成本和环境影响有深刻的理解。近期LIB制造商宣布进入正极活性材料（CAM）合成和回收领域，扩大了其影响的工艺环节。然而，目前鲜有研究能结合多个LIB价值链环节的成本与环境影响进行评估。为填补这一空白，我们提供了涵盖CAM合成、电池制造及湿法冶金回收的成本和生命周期评估（LCA）。以1 kWh电池容量（NMC811-C）为功能单元。美国电池制造数据显示，总电池成本为94.5美元/kWh，全球变暖潜势（GWP）为64.5 kgCO2eq/kWh，综合环境影响（16个影响类别归一化加权）为4.0 × 10⁻¹² kWh⁻¹。材料使用占成本69%，占综合环境影响93%；能源需求占GWP的35%。初期，湿法冶金回收使总成本、GWP及环境影响增加5%至10%。考虑回收信用（回收材料替代新制原料）显示回收的益处。综合环境影响受回收影响最大（减少75%），其次是成本（减少44%）和GWP（减少37%）。此外，我们展示了一个综合仪表板，揭示如使用风电替代电网电力等不同情景如何影响各环节的成本、GWP及环境影响。例如，转用低碳能源比回收更显著减少GWP。仪表板还显示，如目标是降低成本或综合环境影响，回收或低废料是更适合的选择。