Литий-ионные батареи, являясь важной частью электромобилей, оказывают определенное воздействие на окружающую среду на этапе эксплуатации. Для всестороннего анализа воздействия на окружающую среду в качестве объекта исследования были выбраны литий-ионные аккумуляторные блоки, состоящие из 11 различных материалов. С помощью метода оценки жизненного цикла и метода энтропийного взвешивания для количественной оценки экологической нагрузки была создана многоуровневая система оценки показателей, основанная на характеристиках экологической нагрузки батареи.
Быстрое развитие транспортной отрасли¹ играет особенно важную роль в экономическом и социальном развитии. В то же время она потребляет большое количество ископаемого топлива, вызывая серьезное загрязнение окружающей среды. По данным МЭА (2019), около трети мировых выбросов CO₂ приходится на транспортный сектор. Для снижения огромного энергопотребления и экологической нагрузки мировой транспортной отрасли электрификация транспорта рассматривается как одна из ключевых мер по сокращению выбросов загрязняющих веществ. Таким образом, разработка экологически чистых и устойчивых транспортных средств, особенно электромобилей, стала перспективным направлением для автомобильной промышленности.
Начиная с 12-й пятилетки (2010-2015 гг.), правительство Китая приняло решение о содействии использованию электромобилей для повышения экологичности транспорта. Однако серьезный экономический кризис вынудил страну столкнуться с такими проблемами, как энергетический кризис, рост цен на ископаемое топливо, высокая безработица, рост инфляции и т. д., которые повлияли на общественное сознание, потребительские возможности населения и процесс принятия решений правительством. Таким образом, низкий уровень принятия и распространения электромобилей препятствует их быстрому внедрению на рынке.
Напротив, продажи автомобилей с двигателями внутреннего сгорания продолжали снижаться, а темпы роста числа владельцев замедлились. Другими словами, с ужесточением регулирования и повышением экологической осведомленности продажи автомобилей с двигателями внутреннего сгорания изменились в противоположность продажам электромобилей, и темпы распространения электромобилей быстро растут. В настоящее время литий-ионные батареи (LIB) являются лучшим выбором в области электромобилей благодаря своему малому весу, хорошим характеристикам, высокой плотности энергии и высокой выходной мощности. Кроме того, литий-ионные батареи, как основная технология для систем хранения энергии, также обладают большим потенциалом с точки зрения устойчивого развития энергетики и значительного сокращения выбросов углекислого газа.
В процессе продвижения электромобилей их иногда рассматривают как транспортные средства с нулевым уровнем выбросов, однако производство и использование их батарей оказывают значительное воздействие на окружающую среду. Вследствие этого, в последнее время исследования все больше сосредотачиваются на экологических преимуществах электромобилей. Проведено множество исследований трех этапов производства, использования и утилизации электромобилей. В качестве объекта исследования были выбраны три наиболее широко используемых на китайском рынке электромобилей литий-никель-кобальт-марганцево-оксидных (NCM) и литий-железо-фосфатных (LFP) батареи, и проведен специальный анализ этих трех батарей на основе оценки жизненного цикла (LCA) этапов производства, использования и переработки тяговых батарей. Результаты показывают, что литий-железо-фосфатная батарея в целом обладает лучшими экологическими характеристиками, чем тройная батарея, но ее энергоэффективность на этапе эксплуатации ниже, чем у тройной батареи, и она имеет большую ценность для вторичной переработки.
Дата публикации: 10 августа 2023 г.
