第39卷第1期上海第二工业大学学报Vol.39 No.I2022年3月JOURNAL OF SHANGHAI POLYTECHNIC UNIVERSITYMar.2022文章编号：1001-4543(2022)01-0001-09D0I:10.19570听.cnki.jsspu.2022.01.001基于生命周期评价的退役三元锂电池循环利用系统能耗与碳足迹分析李建西1ab,李英顺2，庄绪宁1ab,吴雯杰1a,b,黄庆1a,b,宋小龙1ab(1.上海第二工业大学.资源与环境工程学院：b.上海电子废弃物资源化协同创新中心，上海201209：2.上海新金桥环保有限公司，上海201201)摘要：随着新能源汽车产业的快速发展，动力电池进入大规模退役期.退役动力电池循环利用及其节能减排效应成为重要研究课趣。采用生命周期评价方法分析了当前我国退役动力电池循环利用系统的能耗和碳足迹。研究结果表明，1kWh容量的退役三元锂电池循环利用全生命周期能耗与碳足迹分别为-160.19MJ和-12.11kgC02q。再生材料产出对能耗和碳足迹贡献最大，其对生命周期能耗和碳足迹的贡献分别为126.58%和135.20%；其次为电池梯次利用，其对生命周期能耗和碳足迹的贡献为26.59%和28.16%。通过开展情景分析发现，构建多方参与的联合回收模式、提高梯次利用比例和采用先进资源化技术可显著降低退役三元锂电池循环利用系统的生命周期能耗和碳足迹。关键词：退役三元锂电池：生命周期评价；能耗：碳足迹中图分类号：X705文献标志码：AEnergy Consumption and Carbon Footprint Analysis of RetiredNickel-Cobalt Mangante Lithium Battery Recycling SystemBased on Life Cycle Assessment(1a.School of Resources and Environmental Engineering:1b.Shanghai Collaborative Innovation Center ofE-Waste Recycling,Shanghai Polytechnic University,Shanghai 201209,China;2.Shanghai Xinjingiao Environmental Protection Co.,Ltd.,Shanghai 201201,China)Abstract:With the rapid development of new energy vehicle industry,power battery has entered the retirement period on a large scale.The recycling of retired power battery and its energy-saving and emission reduction effect have become an important research topic.Thelife cycle assessment method was used to analyze the energy consumption and carbon footprint of the retired power battery recyclingsystem in China.The results show that the life cycle energy consumption and carbon footprint of retired nickel-cobalt mangante lithiumbattery with capacity of 1 kWh are-160.19 MJ and-12.11 kg COeq.respectively.The output of recycled materials contributedthe most to energy consumption and carbon footprint,followed by battery cascade utilization.The contribution of recycled materialsoutput to life cycle energy consumption and carbon footprint are 126.58%and 135.20%,respectively.The second is battery cascadeutilization,which contributes 24.10%and 28.16%to life cycle energy consumption and carbon footprint.Scenario analysis shows that收稿日期：2021-12-24通信作者：宋小龙(1986-)，男，安微宿松人，副研究员，博士，主要研究方向为产业生态学和环境管理学。E-mail:songxiaolong@sspu.edu.cn基金项目：国家重点研发计划“周废资源化”重点专项课题(2019Y℉C1906101)资助(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net上海第二工业大学学报2022年第39卷the life cycle energy consumption and carbon footprint of the retired NCM lithium battery recycling system can be significantly reducedby constructing the improved collection mode,increasing the proportion of cascade utilization and adopting advanced resource recoverytechnology.Keywords:retired nickel-cobalt mangante lithium battery;life cycle assessment;energy consumption;carbon footprint0引言现梯次利用替代电池生产具有显著的环境效益。资源再生方面，王琢璞)]针对三元锂电池、磷酸铁锂随着全球能源紧缺和资源环境问题日益突出，电池等典型动力电池，利用全生命周期分析模型定新能源汽车以其低碳环保的优势在世界各国得到广量化评估并对比了不同回收利用技术的综合环境影泛关注。当前我国已成为世界第一大新能源汽车产响，识别出环境污染的关键环节和主要因子，评估了销国。作为其核心部件，动力电池产销量也逐年废旧动力电池回收利用的不同技术及其组合情景下攀升。我国新能源汽车市场自2014年起进入快速的整体环境效益：Mohr等2I选取磷酸铁锂、三元增长阶段，从企业质保期限、动力电池循环寿命、车锂和镍钴铝材料电池为研究对象，分别采用不同回辆使用工况等方面综合测算，动力电池自2019年开收工艺比较环境影响，发现先进湿法回收工艺具有始批量进入退役期2)。中国汽车技术研究中心数最优的环境效益。据显示，2020年我国累计产生约20万t的退役动力总体上看，现有研究主要关注退役动力电池不电池，到2025年将增至78万t网。退役动力电池在同梯次利用场景或不同材料再生利用方案的环境影富含资源价值的同时也含有多种有毒有害物质，对响。然而，针对动力电池自退役后的回收、运输、梯其进行回收与循环利用，可有效避免环境污染与资次利用、材料再生等整个循环利用系统，分析其收源浪费5]。然而，我国退役动力电池回收量不足退集运输、梯次利用或再生利用的环境效应及其相互役总量10%间。总体上，退役动力电池回收处理行业关系，尚有待深入研究。本研究在对我国退役动力尚处在正规和非正规部门并存的发展期。当前退役电池循环利用的现状调研基础上，选取典型企业和动力电池循环利用系统并不完善，其生命周期环境主流工艺开展生命周期能耗和碳排放分析，识别关绩效尚不被掌握，缺乏对其环境表现的综合考量，有键过程和参数，并对循环利用系统开展情景优化分必要开展全过程诊断和系统优化研究。析，特别是对不同回收模式、不同梯次利用场景以生命周期评价LCA)是评估产品系统整个生及不同再生利用工艺进行系统比较，以期为我国退命周期投入、产出和潜在环境影响的工具[。应役动力电池全生命周期管理提供科学决策。用LCA方法辨识、分析、评估动力电池正逐渐成1研究方法与数据获取为当下研究的热点。国内外相关学者采用LCA方法评估动力电池不同生命周期环境影响。现有研究1.1评估方法大多集中在动力电池的生产和使用过程1到，也有以退役三元锂电池为研究对象，围绕其从收集部分研究关注了动力电池从生产到退役回收的全生到最终处置的全过程开展LCA,重点关注生命周期命周期过程417。但是，聚焦退役后的生命周期末能耗和碳足迹两类环境影响。生命周期能耗和碳足期并评估其生命周期环境效益的研究较少，且主要迹分别采用一次能源需求PED)和全球变暖潜值涉及梯次利用阶段和资源化再生阶段。梯次利用方(GWP)来表征22，单位分别为MW和kgCO2q。其面，Yang等1采用生命周期评价方法，比较了在常中碳足迹的核算采用IPCC第5次评估报告中有关规储能系统中梯次利用动力锂电池和铅酸蓄电池对GWP100a的当量因子：即CH4、N20、CO2分别为环境的影响；Ahmadi等[)评估了退役磷酸铁锂电28、265和12.池梯次利用在加拿大安大略省储能系统中应用的环1.2范围确定1.2.1功能单位用在智能建筑中的不同应用场景，开展情景分析发本研究采用LCA退役三元锂电池循环利用系(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.ne