电池如何为应对气候变化提供动力

这将需要对制造和采矿模式进行系统性改变。

 

 

在 COP23 气候会议上，电动班车载着代表穿过城镇，展示了可持续能源和绿色技术。但对于农民张土岭来说，绿色技术意味着灰尘弥漫的空气和农作物发育不良。

张住在中国北方的一个大型矿山附近，该矿山提取电池的关键成分：天然石墨。他可以证明  锂离子电池隐藏的社会和环境代价——正是这些设备支持可再生能源存储解决方案、电动汽车和移动电源。

预计到 2025 年，电池市场价值将达到 1000 亿美元。到 2040 年，为企业和家庭存储太阳能的电池将占 全球储能容量的 57%。

气候界已经注意到了。2015 年《巴黎协定》指出，为了将全球变暖控制在 1.5 度以下，到 2030 年全球道路上应增加 1 亿辆电动汽车。这意味着比今天的数字增加了 50 倍。

矛盾的是，实现这一目标可能会对人类和环境造成意想不到的伤害。最近在波恩举行的 COP23 的讨论正在为行动让路。但为了让电池帮助而不是阻碍我们的气候目标，必须解决以下五个障碍。

电动汽车电池的碳足迹

预计到 2025 年，电动汽车电池 将占锂离子电池市场的 90%。这是电动汽车 在其生命周期（从原材料采购到制造、使用和回收）比汽油或柴油汽车产生更多碳排放 的主要原因 。三个因素可以解释这一点。

 

首先，平均而言，生产电动汽车对全球变暖的影响是 生产内燃机汽车的两倍 ，消耗的能源也是生产内燃机汽车的两倍。这主要是因为它的电池。电池生产使用大量能源，从原材料的提取到制造过程中消耗的电力。电动汽车越大，行驶里程越大，需要的电池就越多，因此产生的碳就越多。

其次，电动汽车一旦投入使用，其绿色环保程度取决于为其电池供电的电力。煤动力电池比太阳能电池更脏。各国政府可以通过加快向绿色能源的过渡来提供帮助。

第三，虽然电动汽车在其生命周期之初具有较高的碳足迹，但一旦使用它通常会更清洁。随着时间的推移，它可以赶上内燃机汽车。电动汽车的终生排放量与内燃机汽车持平的时间点也取决于汽车的行驶里程。

 

在德国，大约 40% 的能源结构由煤炭生产，30% 由可再生能源生产，中型电动汽车必须行驶 78,000 英里才能与柴油汽车收支平衡。

 例如，在德国，大约 40% 的能源结构由煤炭生产，30% 由可再生能源生产，一辆中型电动汽车平均必须行驶 78,000 英里才能与柴油车收支平衡，而与汽油车相比则必须行驶 37,000 英里。

 

假设年平均行驶里程接近 8,400 英里（德国2002 年的情况 ，而 2013 年英国 为 7,891 英里  ），电动汽车需要九年时间才能比柴油汽车更环保。到那时大多数消费者都会购买新车。美国的情况类似 ，但在拥有核动力的 法国就不那么明显了。

释放电动汽车的绿色潜力需要的不仅仅是增加产量。他们运作的系统也必须是可持续的。

碳排放以外的污染

电池生产对环境造成的破坏比单纯的碳排放还要严重。考虑  刚果民主共和国钴矿开采产生的 灰尘、烟雾、废水和其他环境影响； 拉丁美洲锂矿开采造成的水资源短缺 和 有毒物质泄漏，可能会改变生态系统并损害当地社区； 俄罗斯因镍矿开采而严重污染的河流 ；或者  如上所述，中国东北地区的空气污染。

跨行业重复利用电池

正如汽车示例所示，随着电池寿命的延长，电池对环境的负面影响也会减少。汽车电池可以在不同行业中重新利用和重复使用，从而使电池生命周期延长一倍，达到约 20 年。

当电动汽车电池在使用大约 10 年之后容量下降到 70-80% 以下时，它们就不再足以为汽车提供动力。但它们保留了足够的容量，可以 在各种情况下进行固定存储 ：家庭；平衡发电厂；或为农村地区的离网社区供电。

然而，重新利用电池的成本很高。这是由于有关电池容量剩余价值的信息和数据共享有限、缺乏标准以及电池更换所有者和应用后责任的监管不确定性。克服这些障碍需要跨行业、公私合作的举措。

 

回收电池

预计 到 2025 年，将有 1100 万吨废旧锂离子电池 涌入我们的市场，而没有适当的系统来处理它们。

如果我们要应对气候变化，这一点很重要。我们必须尽可能利用现有的电池资源，避免有毒废物的污染，以较低的环境成本确保原材料的充足供应。

目前回收电池的成本为每公斤 1.20 美元。但回收的原材料价值仅为其中的三分之一。回收锂的成本  是提取原始材料的五倍。因此，  欧洲只有5% 的锂离子电池得到回收。

然而，回收可能是值得的。考虑到 2015 年，锂离子电池消耗了价值 20 亿美元的金属和矿物。过去12个月钴价上涨超过 80% ，预计到2020年钴需求将翻一番，达到每年20万吨。到 2025 年，锂的需求量预计将翻两番，达到 78 万吨。

 

此外，锂是一种有价值的原材料。要回收一吨电池， 就必须回收28吨电池。但要从智利提取一吨原生锂，必须挖掘 1,250 吨泥土。

总体而言，回收利用前景广阔。但目前它受到一些障碍的阻碍，包括可供回收的电池规模有限；缺乏简化回收的电池标准；激励征收的政策和激励计划不足；责任的明确性有限。

平衡环境与其他挑战

必须考虑进一步的相关问题。这些包括：

 

• 社会挑战和 侵犯人权行为，例如贫困中的危险工作条件、污染和其他问题
• 确保获得关键原材料。例如，超过 60% 的钴来自一个国家：刚果民主共和国。这导致 监管机构 制定关键原材料清单
• 通过创新创造机会，实现包容性经济进步和可持续发展
• 公共和私人组织必须齐心协力，改变电池生产和使用的基础系统，从监管到企业行动和公众意识。

 

全球电池联盟是  实现这种合作的新平台。我们的气候革命绝不能以牺牲其他目标或最无力承担的人们为代价。