核心观点与关键数据
在国家“双碳”战略目标下，锂离子电池全生命周期碳足迹追踪与环境指标评价成为研究热点。本文首先概述了全生命周期评价（LCA）的基本框架、方法与评价指标，然后从锂离子电池可持续发展出发，提出了从“摇篮”到“摇篮”的全生命周期闭环评价路线，详细综述了电池全生命周期内各阶段碳排放计算的研究现状与进展，并提出了“技术-生态-价值”综合评价框架。
锂离子电池全生命周期碳排放与环境指标评价
锂离子电池全生命周期可分为电池生产、电池使用、电池退役与回收三个阶段。电池生产包括原材料提取、部件制造与电池制造等阶段；电池使用包括一次应用（如电动汽车）与二次应用（如梯次于通信基站）；电池退役与回收是指对退役电池的材料进行回收并应用于电池的再制造。
- 电池生产：原材料提取与加工、电池部件制造与组装、生产阶段的碳排放。电池生产阶段的碳排放是电池全生命周期碳排放的主要来源，计算结果分布38 kgCO2-eq/(kW·h)到356 kgCO2-eq/(kW·h)之间，正极材料生产是主要的碳排放来源。
- 电池使用：电池使用阶段占据了电池全生命周期的大部分时间，是电池全生命周期中的主要碳排放来源。电池使用阶段的碳排放与使用电力的碳强度密切相关，电力结构中可再生能源较多的地区使用电池将产生更少的碳排放。
- 梯次利用：梯次利用可延长锂离子电池的使用寿命，最大化全生命周期价值。梯次利用期间消耗的电力的碳强度及电池寿命直接决定了该期间的碳排放核算。
- 电池回收与再制造：废旧锂离子电池被称为“城市矿石”，它的回收与再制造能减少电池对土壤与水的污染，缓解镍、钴、锂等稀有金属的资源短缺与开采压力，降低电池制造成本，实现循环经济。回收废旧电池材料能减少原材料的开采及提取，带来较大的碳排放及环境收益。
锂离子电池资源与供应链风险评估
- 资源风险：锂、钴、镍等原材料在地球上的储量都有限且分布不均。随着锂离子电池需求的快速增长，这些材料的资源风险是不可回避的问题。例如，锂资源风险相对较小，钴的资源风险较为突出，镍的资源风险需要引起高度关注。
- 供应链风险：锂离子电池的关键原材料在全球分布不均，呈现分布相对集中、区域差异大的特点。例如，目前全球50%以上的钴资源储量来自刚果，21.3%的镍资源储量来自澳大利亚，44%的锂资源储量来自智利。锂和钴具有最大的供应风险。
全生命周期内的潜在减碳措施
- 能源脱碳：能源绿色化是锂离子电池全生命周期碳减排的基础与源头。电池生产阶段的烘烤、干燥、分容、化成等环节都需消耗大量的能源，具有很大的减碳潜力。
- 体系创新：通过对电池材料体系的创新，提升电池的能量密度与循环寿命，可降低锂离子电池的全生命周期的碳排放。
- 智能制造：电池生产与制造的智能化程度的提高可使生产效率提升、能耗降低、良品率提高与原材料损耗降低，有利于锂离子电池的碳排放的降低。
- 优化管理：通过锂离子电池的全生命周期精细化管理，延长电池寿命，从而降低电池成本及碳排放。
- 材料回收：废旧电池的材料回收利用能够最大化电池全生命周期使用价值，有效减少新电池由于初次生产过程中及原材料开采与提炼所产生的碳排放，同时可以缓解资源风险与增强供应链韧性。
- 碳捕集技术：在碳中和的驱动下，碳捕集技术引起了全球关注。可再生能源的电池储存与使用、碳捕集利用和封存被公认为是实现碳中和的两条主要途径。
研究结论
锂离子电池零碳化将成为交通脱碳的重要基础。未来锂离子电池全生命周期碳足迹追踪与环境指标评价将成为必做题，相关的碳计算标准与方法论需要进一步完善，全生命周期碳排放建模方法需要进一步发展，全产业链数据共享与高质量本土化数据库的建立势在必行。废旧电池材料回收与再制造具有减污降碳的双重作用，能提升电池供应链的韧性。加强回收设计（即在电池设计时考虑回收的便利性）与电池拆解自动化需多方协同，构建合理的回收商业模式及发展绿色、高效、低能耗及全组分电池材料回收方法十分重要。能源绿色化是实现锂离子电池全产业链碳中和的基础与保证，大力发展绿色电力进行能源转型是不可或缺的举措。
