近日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院張少君副教授課題組在動(dòng)力電池關(guān)鍵材料碳足跡研究領(lǐng)域取得一系列重要進(jìn)展。該課題組攜手寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司以及沙特阿拉伯國家石油公司（沙特阿美）的研究人員，針對(duì)我國鋰電池關(guān)鍵材料——電池級(jí)鋰鹽（涵蓋碳酸鋰和氫氧化鋰）以及人造石墨，開展了全面且深入的研究。
碳酸鋰和氫氧化鋰作為制備鋰電池（包括三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池）正極材料的關(guān)鍵原料，其碳足跡研究意義重大。以往國際碳足跡數(shù)據(jù)庫和相關(guān)文獻(xiàn)所披露的碳酸鋰/氫氧化鋰生命周期清單（LCI）數(shù)據(jù)，多聚焦于傳統(tǒng)鋰輝石路線和南美地區(qū)的鹽湖提鋰路線，且企業(yè)樣本量有限，對(duì)我國特有的鋰云母路線以及新型鹽湖提鋰技術(shù)（如納濾膜法）關(guān)注不足。
研究團(tuán)隊(duì)收集了我國26家工廠的數(shù)據(jù)，覆蓋了2023年我國80%的碳酸鋰和28%的氫氧化鋰?yán)碚摦a(chǎn)能。基于自建和整理的碳足跡背景數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了鹽湖、鋰輝石、鋰云母三類生產(chǎn)路線下電池級(jí)鋰的碳足跡特征。研究發(fā)現(xiàn)，由于企業(yè)間原礦品位、提鋰技術(shù)水平和能源結(jié)構(gòu)效率存在差異，不同生產(chǎn)路線和企業(yè)間的電池級(jí)鋰碳足跡分布范圍極大，為6.3 t CO2e/t Li2CO3~36.8 t CO2e/t Li2CO3。
石墨是鋰電池重要的負(fù)極材料，人造石墨因微觀結(jié)構(gòu)更均勻可控，在循環(huán)壽命、體積膨脹率和倍率性能等方面優(yōu)于天然石墨，在我國負(fù)極材料出貨量中占比超80%。研究團(tuán)隊(duì)調(diào)研了我國12家投產(chǎn)運(yùn)營和22家規(guī)劃建設(shè)中的人造石墨工廠，以及產(chǎn)業(yè)鏈上的相關(guān)工廠，構(gòu)建了基于實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)、涵蓋全產(chǎn)業(yè)鏈多種原料的碳足跡數(shù)據(jù)庫。研究表明，我國人造石墨平均碳足跡為9.0 t CO2e/t，主要源于高耗電的石墨化工序及高碳原料的使用。
相關(guān)研究成果已在線發(fā)表于《ACS可持續(xù)化學(xué)與工程》期刊，為應(yīng)對(duì)電池碳足跡準(zhǔn)入要求及推動(dòng)鋰電材料產(chǎn)業(yè)鏈綠色低碳轉(zhuǎn)型提供了科學(xué)依據(jù)。
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