生产70kWh锂电池产生7吨CO2——电动车脱碳需要政府、制造商和消费的人共同参与

来源:江南体育全站app官网登录
发布时间:2023-09-27 05:59:29

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  原标题:生产70kWh锂电池,产生7吨CO2——电动车脱碳,需要政府、制造商和消费的人共同参与

  麦肯锡的一份新报告称,改变生产的基本工艺并大幅度提高低排放能源的使用比例可帮助电池行业加速实现绿色转型。

  此举将需要众多行业和政府的持续推动才能落实,但利用清洁能源(而非煤电)可去除电池制作的完整过程中产生的大部分碳排放(Shutterstock)。

  麦肯锡的一份持乐观态度的报告表示,在未来五到十年内,电动车电池供应链可实现大幅减排。

  麦肯锡汽车与装配部门的五位分析师最近撰写并发布了一份新报告,该报告称,在目前受OEM青睐的大型锂离子电池生产的全部过程中,产生的碳排放量占总排放量的40%至60%。该报告的作者指出,“电池生产的全部过程中产生的排放量与建造电动车所需的所有其他材料的生产的全部过程中产生的碳排放量相当,甚至更多。”

  该报告称,制造一辆电动车或燃油车的车身会产生5至10吨二氧化碳排放量。报告估计,“目前,每生产1 kWh容量的常规电动车电池,会产生高达100 kg(200磅)二氧化碳排放量”,也就是说,生产一块70 kWh容量的典型电动车电池,会产生7000 kg二氧化碳排放量。根据美国国家环境保护局的数据,这一排放量比一辆耗油量为22英里/加仑(约合10.7升/100公里)的普通汽车一年的排放量还要高出40%。

  总体而言,该报告建议电池制造商着重关注以下四大领域,并在最大限度上实现绿色变革。

  麦肯锡未来移动出行中心负责人Andreas Breiter与SAE就该报告进行了讨论,他表示,为满足全球电动汽车行业需求,必须建设200多家电池超级工厂,而在这些工厂的建设以及生产(取决于工厂规模)过程中可能会产生大部分额外的二氧化碳排放量。

  Breiter表示,能够使新工厂减排的最重要的两大因素分别是能源供应(该报告在四大重点领域都提到了“低排放电力供应”)和厂址。Breiter说,“如果将这些新的超级工厂建在碳中和地区或至少建在低碳环保节能的地区,则有助于降低碳排放量,因为能源消耗是碳足迹的重要组成部分。其次,在本地建设超级工厂也将有利于减排,这也正是我们目前看到的趋势。虽然目前这些工厂与OEM装配厂通常不在同一地点,但至少在同一区域(例如位于同一个州或刚好越过州边界)。本地建厂能够大大减少运输成本,因此无需国内或跨国运输。从这个意义上说,相比于远程制造,本地制造更有助于推动减排。”

  Breiter表示,脱碳转型的发展势头似乎已延伸至汽车行业之外。他指出,“半导体行业正在迈向脱碳,而汽车OEM的企业本身也是如此,他们正在密切跟踪整个供应链中产生的碳排放量。我认为,如果这一些行业具有对可再次生产的能源电力的需求,并愿意为此掏腰包,那么脱碳转型将成为普遍趋势,这将有几率会成为可再次生产的能源发展的巨大推动力。”

  该报告强调,除了以上两种因素外,OEM的各项决策——包括汽车设计、车型和目标续航能力,都可能改善短期的减排成效。该报告还表示,慢慢的变多的OEM将低碳电池生产视为一种竞争优势,其中,“一些OEM旨在将每1 kWh容量电池生产的全部过程中产生的二氧化碳排放量降至20 kg(44磅)以下。”这一目标比目前排放量最高的OEM产生的二氧化碳排放量低10倍。

  电芯制造:该报告说明,目前大多数与电力无关的碳排放来自电极干燥过程,该过程需要将温度控制在122°F(50°C)至320°F(160°C)之间。这一温度通常是通过燃烧天然气来实现的。改用电热源、使用干式涂层,或改用水溶性替代品取代聚偏二氟乙烯等传统粘合剂都可以明显降低能耗和成本。

  回收:报告称,随着数百家新工厂投产,他们将产生大量废料,而回收电池将成为一项具有成本效益的工作。报告表示,“回收电池材料产生的碳足迹通常比其他原材料低四倍。”

  材料体系:该报告说明,尽管镍锰钴(NMC)电池的单位体积内的包含的能量比磷酸铁锂(LFP)电池高出30%-40%,“但LFP电池的预期充电循环寿命更加长,且平均碳排放量比NMC电池低15%-25%。”该报告表明,是因为LFP电池阴极的碳排放量较低。

  报告还探讨了一个可能会导致争议的领域——电池尺寸与汽车续航能力。目前续航能力最长的电动汽车在一次充电后可行驶406英里(662 km)以上。对比2022年,现在续航里程超过300英里(483 km)的电动车数量翻了三倍。但众所周知,美国上班族的日均行驶里程不到40英里(64 km)。显然,汽车续航里程未被充分利用。

  报告建议,“减少碳排放的根本方式是制造更符合消费者实际的需求的小型电池组” 。报告说明,2021年中国最畅销的电动汽车是五菱宏光MINI EV,该车型配备14kWh电池,续航能力仅为75至106英里(121至171 km)。

  Breiter指出,目前有一个情景的车辆续航与实际使用情况相匹配,“那就是最后一英里送货车,该行业目前也正在进行电气化转型,这些车辆的续航里程远低于乘用车。它们整天在城市里穿梭,其续航里程通常仅为100英里(161 km)以上,但这已经完全够用了。” Breiter补充说,只有汽车行业、媒体和政府合作宣传,才有望说服消费者不去购买续航里程超过实际需要的电动车。