综述：锂离子电池在电动出行领域可持续性方面的最新研究进展

《Journal of Endodontics》：State of the art on the sustainability of lithium-ion batteries for electric mobility

锂离子电池全生命周期可持续性评估存在环境、社会、经济维度方法不统一和数据透明度不足问题，需加强跨学科合作建立标准化框架。

　　随着全球对可持续发展的重视，电动汽车（EV）的普及已成为推动能源转型的重要一环。据国际气候变化专门委员会（IPCC）报告，2019年交通运输部门占全球温室气体（GHG）排放总量的大约15%，并占能源相关二氧化碳（CO?）排放量的约23%。到了2022年，欧洲环境署指出，交通运输部门占欧盟27国温室气体排放量的28.9%，其中道路运输占主导地位，贡献了73.2%的排放。这些数据凸显了交通运输领域在应对全球变暖方面的重要性，促使政策制定者推动去碳化交通，以实现更可持续的发展目标。与此同时，消费者对电动汽车的接受度也在逐步提高，导致锂离子电池的需求不断上升。这一趋势不仅对环境产生深远影响，也对社会和经济结构带来新的挑战。

锂离子电池作为目前电动汽车中最广泛使用的能量来源，其性能和可靠性备受认可。这种电池具有较高的能量和功率密度，非常适合汽车应用。然而，其生产过程对环境的影响不容忽视，据研究显示，锂离子电池的生产占电动汽车整体温室气体排放量的35%至41%。因此，评估锂离子电池在其整个生命周期中的可持续性变得尤为重要。随着电动汽车的推广，对过渡材料和关键资源的需求也日益增加，这进一步加剧了资源紧张的局面。例如，锂、钴和镍等材料的开采不仅对环境造成破坏，还引发了伦理问题和社会关注。在这些材料的提取过程中，一些国家如智利、阿根廷、赞比亚和刚果民主共和国，因其高风险的采矿活动而成为环境、社会和治理风险的热点地区。

在使用阶段，锂离子电池的性能会随着时间和使用条件的变化而下降，这一现象被称为老化。老化不仅影响车辆的运行效率，还可能导致维护和更换的需求，从而对整个生命周期的可持续性产生重要影响。此外，电池的使用还涉及电力的来源，这在一定程度上决定了其整体碳足迹。例如，如果电力主要来自可再生能源，那么电池的使用阶段对环境的影响将大大降低。然而，如果电力来源以化石燃料为主，则其对环境的影响依然显著。因此，在评估锂离子电池的可持续性时，必须综合考虑其在整个生命周期中的各种因素，包括生产、使用和报废阶段。

在电池的报废阶段，回收和再利用成为减少环境负担和资源浪费的关键措施。然而，目前锂离子电池的回收率仍然较低，2017年的数据显示，锂的回收率仅为1%左右。这一现状表明，尽管电动汽车的推广带来了环保方面的积极影响，但其生命周期管理仍存在不足。例如，电池的回收和再利用不仅需要技术上的突破，还需要政策上的支持和经济上的激励。此外，电池的第二生命利用，如将其用于储能系统或低功率应用，也成为减少资源浪费的重要途径。然而，这些措施的有效性仍然需要进一步研究和验证。

在社会层面，锂离子电池的生命周期管理同样面临诸多挑战。由于电池的生产主要集中在少数国家，如中国、日本和韩国，而原材料的提取则发生在其他地区，如智利、阿根廷、赞比亚和刚果民主共和国，这种地理分布差异导致了社会和经济上的不均衡。在这些原材料提取地区，贫困和童工问题尤为突出，因此，通过加强社会生命周期评估（SLCA），可以更好地识别和应对这些社会风险。然而，目前针对SLCA的研究和数据仍然有限，需要更多的关注和投入。此外，SLCA的评估方法也需要进一步明确和规范，以确保其科学性和实用性。

在经济层面，锂离子电池的生命周期成本（LCC）评估是衡量其经济可持续性的重要工具。LCC不仅考虑了电池的初始制造成本，还包括其在使用过程中的维护、更换和报废处理成本。然而，目前LCC的评估方法在很大程度上缺乏系统性和全面性，很多研究仅关注电池的制造和使用阶段，而忽略了其报废阶段的经济影响。此外，随着原材料供应的紧张，电池的制造成本可能会上升，这将对电动汽车的经济可行性产生重要影响。因此，需要更精确和全面的LCC评估方法，以帮助决策者制定更有效的政策和策略。

在综合评估锂离子电池的可持续性时，需要结合环境、社会和经济三个维度，形成一个全面的生命周期可持续性评估（LCSA）框架。然而，目前针对LCSA的研究仍然较少，其方法论和评估工具需要进一步发展和完善。例如，现有的LCA、SLCA和LCC方法在某些方面存在不一致，导致评估结果的可比性和可靠性受到影响。因此，推动这些方法的标准化和协调化，是提高锂离子电池可持续性评估质量的重要步骤。

为了实现更准确和全面的锂离子电池可持续性评估，本文提出了一些具体的建议。首先，需要加强评估方法的协调化，确保不同研究之间在方法、软件、指标和功能单位等方面的一致性。其次，需要鼓励跨学科的合作，特别是在电气工程领域，可以利用其专业知识，将行为模型、老化模型、使用场景和电池技术多样性纳入评估框架。此外，还需要建立更透明和可访问的数据共享机制，以促进研究的透明度和可重复性。最后，所有从本研究中提取的数据都是开放获取的，这有助于其他研究者和利益相关方更好地理解和利用这些信息。

通过综合分析当前的研究现状，本文揭示了锂离子电池可持续性评估中的主要障碍和潜在的解决方案。这些障碍包括方法论的不一致、数据的不透明以及跨学科合作的不足。而潜在的解决方案则包括推动方法论的标准化、加强数据共享和促进跨学科合作。这些措施不仅有助于提高锂离子电池可持续性评估的科学性和实用性，还能够为电动汽车的推广和可持续发展提供有力支持。

总之，锂离子电池的可持续性评估是一个复杂而重要的课题，涉及环境、社会和经济等多个维度。随着电动汽车的普及，这一评估的必要性更加凸显。因此，需要进一步完善和推广现有的评估方法，加强数据的透明度和可访问性，并鼓励跨学科的合作，以实现更全面和准确的评估。这些努力将有助于推动电动汽车的可持续发展，减少其对环境和社会的影响，并促进资源的高效利用和循环经济发展。