Оценка воздействия на окружающую среду в течение жизненного цикла батареи

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7952 (2023) Цитировать эту статью

842 Доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Являясь важной частью электромобилей, литий-ионные аккумуляторы будут оказывать определенное воздействие на окружающую среду на этапе использования. Для анализа комплексного воздействия на окружающую среду в качестве объекта исследования были выбраны 11 литий-ионных аккумуляторных батарей, состоящих из различных материалов. Благодаря внедрению метода оценки жизненного цикла и метода энтропийного веса для количественной оценки нагрузки на окружающую среду была создана многоуровневая система оценки индексов, основанная на характеристиках батареи, воздействующих на окружающую среду. Результаты показывают, что батарея Li–S является самой чистой батареей на этапе использования. Кроме того, с точки зрения структуры электропитания, когда в Китае используются аккумуляторные батареи, углеродный след, экологический след, потенциал закисления, потенциал эвтрофикации, токсичность для человека, рак и токсичность для человека, не связанная с раком, намного выше, чем в других четырех регионах. Хотя нынешняя структура власти в Китае не способствует устойчивому развитию электромобилей, ожидается, что оптимизация структуры власти позволит электромобилям достичь экологически чистого вождения в Китае.

Транспортная отрасль развивается быстрыми темпами и играет особенно важную роль в экономическом и социальном развитии1. В то же время он также потребляет много ископаемого топлива и вызывает серьезное загрязнение окружающей среды2. МЭА (2019) сообщает, что примерно треть глобальных выбросов CO2 вызвана транспортным сектором3, 4. Будучи крупнейшим в мире источником выбросов углекислого газа, Китаю в последние годы пришлось сталкиваться с серьезными энергетическими и экологическими проблемами5. Чтобы уменьшить огромный спрос на энергию и давление на окружающую среду в мировой транспортной отрасли, электрификация транспортного сектора считается одной из ключевых мер по сокращению выбросов загрязняющих веществ6,7,8. Таким образом, разработка экологически чистых и устойчивых энергетических транспортных средств, особенно электромобилей (EV), стала многообещающим выбором в автомобильной промышленности9.

В этом контексте в сентябре 2001 года автомобили на новой энергии были включены в национальный план «863», после чего был запущен «крупный научно-технический проект электромобилей», ознаменовавший начало исследований и разработок электромобилей в Китае. После принятия 12-й пятилетки (2010–2015 гг.) китайское правительство решило поощрять использование электромобилей, чтобы сделать путешествия более экологически чистыми. Однако серьезный экономический кризис поставил все страны перед проблемами энергетического кризиса, роста цен на ископаемое топливо, высокого уровня безработицы и роста инфляции, которые влияют на менталитет общества, покупательную способность людей и принятие государственных решений. Таким образом, признание и принятие электромобилей населением невысоко, что препятствует раннему распространению электромобилей на рынке10. Это происходит в то время, когда китайское правительство приняло ряд политических мер и финансовых стимулов для содействия развитию электромобилей11. С 2013 года Китай реализует политику субсидирования покупок электромобилей12. С 1 января 2021 года по 31 декабря 2022 года приобретенные автомобили на новых источниках энергии будут освобождены от налога на покупку транспортных средств. В краткосрочной перспективе меры правительства, такие как субсидии для сокращения ценового разрыва и развитие инфраструктуры зарядки, будут способствовать росту потребления электромобилей13.

В последние годы продажи и владение электромобилями и топливными транспортными средствами в Китае показаны на рис. 1. Видно, что продажи и владение электромобилями в Китае растут, особенно в последние два года. Напротив, продажи топливных автомобилей продолжают снижаться, а тенденция роста числа владельцев замедляется. Другими словами, с учетом правил и пробуждения экологической осведомленности, сдвиг в продажах автомобилей на обычном топливе противоположен продажам электромобилей, и уровень популярности электромобилей быстро растет7, 14. В настоящее время литий-ионные аккумуляторы (LIB) являются первым выбором в области электромобилей из-за их преимуществ: легкого веса, отличных характеристик, высокой плотности энергии и высокой выходной мощности15,16,17,18,19. Кроме того, LIB, как основная технология в аккумуляторных системах хранения энергии20, также обладают большим потенциалом для обеспечения энергетической устойчивости и значительного сокращения выбросов углерода21.