二次电池生产厂的能源环境评估方法与实例研究

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锂离子电池以其自身较高的比能量结构、较长的使用寿命、较轻的材料等特点,广泛应用于生活各个领域,一直作为绿色产品面向市场。随着近几年国家环境标准和环保认证的严格化、系统化和精细化,锂离子电池作为一种工业产品,也开始被纳入到环境评价和认证的体系中。锂离子电池的深入研究也促进了更多新型电池材料的研发,这些电池材料的优劣一方面与材料性能有关,另一方面也与电池的环境性能有关。我国二次电池行业发展势头良好,但由于技术水平和环保要求所限,仍存在着一定的环境污染风险和压力。因此,对二次电池企业环境负荷及影响途径、深度的研究刻不容缓。本文中,笔者从二次电池生产厂和产品两个层次,对二次电池的能源消耗和环境影响进行综合评价,通过对典型二次电池生产厂环评报告的研究,筛选出能源环境要素,分析企业的环境污染情况,初步给出电池企业和产品的能源环境特性研究结果,并建立一套能源环境评估方法体系,将其应用于长三角、珠三角企业,进行能源消耗和环境影响评估。通过研究,发现在电池厂的生产过程中,能源消耗与电池类型和企业规模有关。锂电池生产厂的主要气体污染物为NMP,且磷酸铁锂电池在生产过程中排放的NMP废气含量较高;水污染主要来源于生活污水,其中COD和氨氮的含量比较高;固体废物中生活垃圾最多,磷酸铁锂电池要排放更多的危险废物。经济方面,从环保投资与总投资的角度出发,发现一般污染高的企业,其环保投资所占的比例相对较高。此外,在电池产品的生产过程中,发现磷酸铁锂电池的碳足迹要高于聚合物锂离子电池的碳足迹,且两种电池主要原材料成分中,含锂材料及隔膜的碳足迹最高,其次是石墨和铜箔,铝和镍材料的碳足迹都相对较低。同时,笔者设计并研发了一款电池产品和企业碳足迹计算软件,可将其应用到电池企业中,对生产过程中的企业和产品产生的碳足迹进行计算。对全球及中国的锂离子电池发展状况进行研究分析,发现全球锂离子电池产量增速不断上升,中国的产量增速先增后减,且区域分布逐渐发展为多极化格局;目前所有类型的锂离子电池中,动力电池和储能电池的比重正逐渐增大,而小型锂离子电池的市场占有率正逐年下降。
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