为了限制二氧化碳排放,许多国家都制定了逐步淘汰内燃汽车、改用电动汽车(EV)的目标。日本设定的目标是,到 2030 年,电池电动汽车(BEV)和插电式混合动力电动汽车(PHEV)占汽车总销量的 20%-30%,混合动力电动汽车(HEV)占汽车总销量的 30%-40%。
美国计划到 2030 年使 50%的新车实现零排放,而德国则希望到 2030 年有 1500 万辆电动汽车上路。这些目标引发了人们对电动汽车原材料需求的担忧。
电池占电动汽车生产所消耗资源的 50%,需要多种矿物质,如锂、镍、钴、锰和石墨。然而,目前对资源需求的估算低估了对矿物质的总需求,因为这些估算没有考虑到汽车寿命期间的电池更换和电池容量的增加。
日本立命馆大学副教授Shoki Kosai领导的研究人员在2024年6月5日在线发表在 Resources, Conservation and Recycling 期刊上的一项研究中,对到2050年电动汽车的资源需求做出了更切合实际的估计。他们的研究通过考虑生产、运行和维护电动汽车所需的原材料,解决了目前低估的问题。此外,他们还介绍了几种减少资源消耗的策略。
这项研究由立命馆大学的滝本日比喜先生、国立环境研究所的渡里琢磨博士和立命馆大学的山上英二教授共同撰写。
该研究评估了三种情景下电动汽车电池的总材料需求量(TMR):参考技术情景(RTS),维持当前的能源和技术趋势;2度情景(2DS),要求采取重大气候变化减缓措施,将气温升幅限制在2°C以内;以及超越2度情景(B2DS),目标是到2060年实现零排放,到2100年将气温升幅限制在1.75°C以内。
TMR 是评估资源使用的基准,包括直接用于电池制造的材料和提取但未使用的材料。研究假设汽车的使用寿命为 15 年或 100,000 公里,使用镍、钴和锰锂离子电池,每七年更换一次。
研究结果表明,在所有三种情景下,电动汽车的总行驶里程都会增加。在 RTS 情景下,即假设大多数车辆仍为内燃机汽车 (ICEV),对原材料的需求几乎比 2015 年的水平翻了一番。
在 B2DS 情景中,BEV 占主导地位,需求量增加了 22.7%。在该情景下,由于 BEV 的生产和维护,锂离子电池预计将占汽车行业资源使用总量的 55%。
研究人员发现,实施特定的循环经济战略可以将资源需求减半或维持在 2015 年的水平。这些战略包括延长汽车使用寿命、推广汽车和共享出行服务、加强新车的材料回收和循环利用、提高燃油效率以及采用寿命更长的固态电池。