蓄电池也称二次电池,是将化学能转变为电能的一种装置。经过100多年发展,蓄电池已经广泛应用于交通、能源和电子设备等领域。目前应用最多的有铅酸蓄电池和锂离子电池等。近年来,我国蓄电池产量呈现快速增长的趋势,大型电池企业累计总产量已超过220.7GWh,占世界总产量的40%以上。随着蓄电池产业的快速发展,以资源消耗和重金属污染为代表的相关环境问题随之而来。因此,以铅酸蓄电池、锰酸锂电池和磷酸铁锂电池这3种典型蓄电池为研究对象,深入分析其环境负荷及影响因素,提出有针对性的优化建议,对于实现污染物全过程控制、降低生产成本具有十分重要的意义。论文运用生命周期评价(Life cycle assessment,LCA)和生命周期成本(Life cycle costing,LCC)方法比较3种蓄电池在"摇篮一工厂大门"系统边界内的环境和经济成本影响负荷;分析造成3种蓄电池生产工艺环境和经济成本影响的关键流程和关键物质,对关键流程、循环次数和充放电效率这3种敏感性因素进行了敏感性分析,并根据循环经济理论的"3R"原则对蓄电池生产工艺提出有针对性的优化建议。研究发现,蓄电池系统边界内的潜在环境影响主要是淡水水体富营养化、人类毒性、淡水生态毒性、海水生态毒性和金属消耗,并且铅酸蓄电池总体环境影响负荷最大,锰酸锂电池次之,磷酸铁锂电池环境影响负荷最小。造成铅酸蓄电池生产工艺环境和经济成本影响的关键流程是生极板制造流程,在总体环境影响负荷中所占比重为80.56%,占总体经济成本的比重为81.22%;其中造成环境影响的关键物质是生极板制造流程中的精铅和锡,其在总体环境影响负荷中所占的比重分别为46.3%和32.41%。锰酸锂电池中的正极片制造流程、装配流程和负极片制造流程是造成环境影响的关键流程,占总体环境影响负荷的比重分别为61.19%、18.77%和 15.92%,占经济成本的比重分别为 35.73%、23.26%和 21.68%;其中的关键物质是正极片制造流程中的锰酸锂和装配流程中的铝壳,占总体环境影响负荷的比重分别为46.93%和18.23%。造成磷酸铁锂电池生产工艺环境影响的关键流程为正极片制造流程、装配流程和负极片制造流程,占总体环境影响负荷的比重分别为52.98%、21.26%和17.68%,在经济成本中占的比重分别为40.05%、20.48%和20.48%;正极片制造流程中的磷酸铁锂和装配流程中的铝壳是造成环境影响的关键物质,占总体环境影响负荷的比重分别为41.4%和20.6%。另外,提高蓄电池循环次数和充放电效率也是降低环境影响的有效途径。计算结果表明,若蓄电池循环次数和充放电效率提高10%,环境影响负荷大约分别降低9%和11%左右。在蓄电池生命周期环境和经济成本影响分析的基础上,根据循环经济理论的"3R"原则对各关键流程进行优化可知,改善铅酸蓄电池生极板制造流程,实现精铅和锡的减量化能够从环境和经济成本2个方面降低影响;优化锰酸锂和磷酸铁锂电池正极片制造流程,利用提高工艺水平和加强生产管理等方式降低锰酸锂和磷酸铁锂消耗量,可以有效降低环境和经济成本影响;而改善锰酸锂和磷酸铁锂电池装配流程,通过废弃物资源化利用等方式回收利用废铝,提高原材料铝的利用率,对降低环境影响具有明显效果。