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车用动力锂离子电池生产耗能分析 在中国政府的大力推动下，国内电动汽车迅速发展，相 比于传统的燃油汽车电动汽车具有诸多优势，例如加速性能 好，行驶安静，“零排放”等，因此不仅仅在中国，在全世 界范围内，电动汽车的市场份额都在快速增加。据相关机构 预测，全球电动汽车的销量在 2020 年将达到 1300 万辆，而 到 2030 年将达到 2.3 亿辆，随着电动汽车的大规模普及， 在 2030 年，可以使的美国的温室气体排放量相比于 2005 年 减少 20%-69%。 虽然电动汽车不会直接排放有害气体和污染物等，但是 实际上在电动汽车的生产和使用过程中仍然会间接的产生 一定污染，例如电动汽车所用的锂离子电池在生产过程中需 要消耗大量的能量，在电动汽车使用过程中还需要对锂离子 电池进行充放电，这些都会消耗能量，从而间接的产生污染 物的排放。 在锂离子电池的生产过程中，主要能耗发生在正、负极 材料生产，电极涂布后的烘干过程和电池生产过程中干燥间 干燥机组运行等过程。目前电动汽车主要分为三大类：混合 动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车，这些汽车内 斗包含众多的锂离子单体电池，例如日产 leaf 电动汽车的 24kWh 电池模块，就包含 192 只单体电池，重达 640 磅， Chevrolet Volt 的 16kWh电池模块，包含 288 只电池，重达 435 磅，如此众多的锂离子电池在生产过程中必然要消耗大 量的能量，但是以往估算动力锂离子电池组的生产能耗中， 由于缺乏直接的工厂数据，生产过程中的能耗往往是通过估 算进行的，因此得出的数据也有很大的差异。 美国凯斯西储大学大学的 Chris Yuan 直接从 JohnsonControl Inc. 公司采集了生产数据，基于工业生产 过程对 24kWh锂离子电池组的生产能耗进行了分析。 24kWh 锂离子电池模块的生产能耗主要分为三大部分：电池材料的 生产消耗 29.9GJ ，锂离子电池的生产消耗 58.7GJ ，电池组 的组装消耗 0.3GJ 能量。 电池材料生产能耗 Chris Yuan 分析的 24kWh锂离子电池模块的锂离子单体 电池采用的为锰酸锂正极和石墨负极，首先我们一起分析电 池中的原材料生产的能耗。在锂离子单体电池中，正极的组 成比例为 LMO：炭黑： PVDF=89:6:5 ，负极组成为：石墨： CMC=95:5，负极正极容量比为 1.2 ，还包含电解液，隔膜， 集流体、电池外壳，每只单体电池重量为 868g ，然后 12 只 单体电池连接为电池模块， 16 个模块连接为电池组， 再加入 BMS，冷却系统。因此，在一个电池组中包含 192 只单体电 池，电池组总重量为 221.6kg ，其中，单体电池 166.6kg ， 冷却系统 8.9kg ，BMS8.5kg，结构件 37.6kg ，电池组不同部 分的重量比例入下图所示。 对各个材料的生产能耗进行计算发现， LMO正极材料的 生产耗能最高达到 4890MJ，而石墨负极生产的耗能仅为 1671MJ，铜和电池组结构件的耗能也分别达到了 4737MJ 和