锂离子电池产业链可持续性评估及其对中国交通电动化转型的生态影响研究

本文创新性融合生命周期评价（LCA）和能值分析（EmA）方法，构建中国锂离子电池产业链生态核算框架，揭示阳极生产环节环境压力最显著，指出全可再生能源驱动的电动交通可降低50%环境能值需求，并为公共交通电气化转型提供量化支撑。

　　

Highlight

Investigated systems, processes and data sources

本研究聚焦中国锂离子电池生产与应用体系，通过空间与时间生命周期维度解析可再生能源产业链（如图1所示）。研究涵盖从基础组件（阳极、阴极、隔膜）开始的锂离子电池生产流程，以及基于硅矿的光伏（PV）模块发电、基于铝铜等矿产的风力发电设备，兼及其他可再生能源与非可再生能源类型。

LCA impacts of Li-ion battery industry chain

通过openLCA软件与ReCiPe中点法（H）对锂电池产业链进行18类环境影响评估（图3、图A1及表A3）。结果表明：陆地生态毒性（TEY）是上游阴极生产中最显著的影响类别，其强度比排名第二的全球变暖（GW）高1.5倍；人体毒性（HNT）与全球变暖（GW）对电池整体生产具显著影响，但对电芯生产环节影响较弱。在整个锂电池产业链中，阳极生产环节的环境压力最为突出。

Resource consumption and environmental pressure

中国锂电池产业链各生产环节因本地与进口不可再生资源、本地可再生资源及土地利用方式的差异，表现出显著环境影响异质性。既往研究多关注二氧化碳或生态毒性，但本研究从生命周期视角发现，锂电池产业链主要引发人类致癌毒性（HCT）与海洋生态毒性（MEY），长期而言将对人类正常生活产生深远影响。

Conclusions

锂电池产业链助力中国（及全球）交通部门零碳电力发展，但需大幅降低从化石燃料发动机向电力驱动转型过程中的生态影响。研究结果表明：（1）TEY对上游环节影响显著，而HNT在下游环节更为突出；（2）产业链上游生态压力过高，需通过技术创新与可再生能源整合予以缓解；（3）大规模公共交通电气化结合电网联动可带来更显著的环境改善效益。