如今，電動汽車正在全球加速發(fā)展，越來越多的車企開始由燃油車轉(zhuǎn)向電動車。據(jù)了解，不少汽車生產(chǎn)商都表示會在 2025 年后停售傳統(tǒng)燃油車。
與燃油車不同，電動車的動力一般由鋰電池（LIB）提供。隨著電動汽車的普及，鋰電池的使用量會越來越大。
這同時(shí)也會產(chǎn)生一個(gè)后果，那就是廢棄的鋰電池變得越來越多。
近日，康奈爾大學(xué)對鋰離子電池的循環(huán)利用做了相關(guān)研究，并以《第二生命與循環(huán)利用：高性能鋰離子電池的能源和環(huán)境可持續(xù)性視角》（Second life andrecycling: Energy and environmental sustainability perspectives forhigh-performance lithium-ion batteries）為題發(fā)表在 Science Advances 上[1]。
該項(xiàng)研究的作者之一，康奈爾大學(xué)工程學(xué)院能源系統(tǒng)工程教授尤峰崎（Fengqi You）表示：“電動汽車電池的壽命通常在 5 ~ 12 年，如何處理這些壽命到期的電池是一個(gè)大問題。目前，關(guān)于改進(jìn)鋰電池設(shè)計(jì)以進(jìn)行回收再利用的討論還很少。”
在以往鋰電池生命周期研究的基礎(chǔ)上，該研究更全面地評估了，不同鋰電池種類的利用方式和回收方法對環(huán)境和能源的影響以及相互影響之間的關(guān)系。
圖 | 鋰電池的全生命周期（來源：Science Advances）
研究發(fā)現(xiàn)，對壽命到期的電動汽車鋰電池進(jìn)行二次利用，比如用于電網(wǎng)的儲電系統(tǒng)，可減少 8% ~ 17% 的碳足跡和 2% ~ 6% 的能源需求。現(xiàn)在環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，各國都在往 “碳中和” 方向努力，鋰電池是公認(rèn)的綠色環(huán)保電池，其的良好利用也有助于這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
尤峰崎提到，隨著時(shí)間的推移，鋰電池的容量和性能都會下降。但這并不意味著電動汽車鋰電池過了保修期電池容量就會成為零。
實(shí)際上，電動汽車對電池性能要求較高，達(dá)到使用壽命的電動汽車鋰電池通常還可以保持 80% 的電池容量，雖然不再適用于對電池性能要求較高的電動汽車使用場景，卻可被用于較為溫和的使用場景，如電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、削峰填谷、風(fēng)光儲能等儲能領(lǐng)域。
尤峰崎進(jìn)一步說，通過對 “退役” 的電動汽車鋰電池進(jìn)行拆解、重組和測試等，可以在最終回收前，實(shí)現(xiàn)對其的二次利用甚至多次利用。
在具體研究過程中，尤峰崎團(tuán)隊(duì)根據(jù)相關(guān)資料，整理了鋰電池全生命周期的投入產(chǎn)出清單，然后利用三種影響評估方法，即碳足跡、能源消耗以及針對多種環(huán)境問題分類的方法，來評估鋰電池生產(chǎn)、使用和回收的全生命周期對環(huán)境的不同影響。最后，他們還基于能源和環(huán)境效益結(jié)果和減碳環(huán)保的目標(biāo)要求，提出了研發(fā)和商業(yè)化實(shí)踐上的策略建議。
在研究過程中，該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)鋰電池的生產(chǎn)、使用和回收，涉及到技術(shù)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、能源、資源儲備等各個(gè)方面。作為新能源汽車的核心發(fā)電單元和電力調(diào)節(jié)最有競爭力的儲能技術(shù)之一，鋰電池可以說在國家的能源發(fā)展戰(zhàn)略中占有重要地位。
此外，該研究還指出了高性能鋰電池使用周期中的幾個(gè)環(huán)境熱點(diǎn)，并討論了進(jìn)一步提升鋰電池環(huán)境和能源表現(xiàn)的可行措施及優(yōu)缺點(diǎn)。其中，強(qiáng)調(diào)了以易于回收、提升回收的環(huán)境效益理念來設(shè)計(jì)鋰電池的重要性。
尤峰崎特意指出了在電池材料技術(shù)的設(shè)計(jì)開發(fā)中，要考慮到回收性能，比如減少回收過程對環(huán)境危害大的材料的使用，或者考慮相關(guān)替代材料等，并羅列出可進(jìn)一步提升高性能鋰電池環(huán)保性的建議，其中包括提升電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)中可再生能源的占比、廢舊電池分類回收、減少鋁的使用、對石墨陰極進(jìn)行回收或替換等。
隨著鋰電池的需求增加，鋰電池中鋰和鈷等關(guān)鍵材料的需求也將隨之增加。據(jù)了解，從 2018 年至 2030 年，全球?qū)︿嚭外挼男枨箢A(yù)計(jì)將增長約 10 倍，這對供應(yīng)鏈穩(wěn)定提出了挑戰(zhàn)。
“當(dāng)今大多數(shù)回收設(shè)施都難以回收汽車電池內(nèi)部的原材料，” 這項(xiàng)研究的另一位作者陶硯楸（Yanqiu Tao）說，“決策者應(yīng)該考慮如何激勵(lì)回收技術(shù)，以優(yōu)化電池的可持續(xù)性。”
“我們認(rèn)為如果能夠促進(jìn)常用的陰極活性材料石墨的分離或新興的回收方法，將進(jìn)一步減少對環(huán)境的影響。” 陶硯楸還說道。
該研究對未來鋰電池的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和回收具有指導(dǎo)意義。盡管主要著重于鋰電池的能源和環(huán)境效益，但是尤峰崎等人仍希望能以較為全面的角度去分析和看待鋰電池的使用和回收，從而給交通、電力、能源等領(lǐng)域提供一定參考。
對于下一步的研究計(jì)劃，尤峰崎表示：“下一步，我們計(jì)劃考慮一些新型的電池材料和技術(shù)，以及它們相應(yīng)的能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)影響。除此之外，我們還計(jì)劃將研究目標(biāo)拓展至不同的能源儲存系統(tǒng)，并且對中長期的能源存儲進(jìn)行預(yù)測和環(huán)境經(jīng)濟(jì)的調(diào)度規(guī)劃。”
