优化工艺粒度：提高电池级镍的生命周期库存

来自 实验室仪器网

参数化有助于针对材料供应链中的关键改进，从而减少电池单元的碳足迹。对材料提取和精炼过程的量化贡献分析有助于确定减少当前电池LCI不确定性所需的理想细节水平。

这项研究的重点是镍，这是NMC供应链中的关键组成部分。开发了一种基于过程的方法，为当前和未来的研究生成背景LCI。这些清单提供了更大的粒度和改进的技术代表性。

目前，ecoinventv.3.9.1数据库缺乏针对几个关键步骤的完整基于过程的LCI：镍生铁转化、硫化物矿石的压力氧化（POX）浸出、硫化物尾矿的生物浸出和镍红土矿石的高压酸浸。此外，没有比较LCA研究为电池级镍生产提供分类的、特定于技术的清单。

方法

开发了一种称为贡献算法的排序工具，用于映射描述复杂过程系统所需的贡献树数据。该工具使用来自ecoinvent数据库的数据应用于全球硫酸镍生产。该算法是用Python构建的，并使用Olca-IPC包与OpenLCA集成。

为材料价值链的每个阶段收集数据。关键组成部分包括能源、试剂、用水量、主要排放物和采矿用地改造。尾矿生产率、处置方法和最终成分也被考虑在内，以估计重金属泄漏到地下水中的可能性。

库存重建涵盖以下价值链阶段：采矿、选矿、精矿加工和精炼成最终产品。每条路线的流程模型都是使用文献和公开可用的环境影响评估中的数据创建的。

对于影响评估，能源输入和化学品使用根据特定的流程进行分类。隐含二氧化碳排放量（CF镍）和能源使用（E镍）计算并转换为等效行驶距离（d情商).

在建模的路径中，镍生铁的旋转-窑-电-炉路线是能源最密集的。它需要的能源大约是红土湿法冶金的9倍，是硫化尾矿生物浸出的75倍。直接隐含能源是气候影响的主要贡献者，主要是由于基于化石燃料的能源组合。

在可再生电力有限的地区，对于硫化物矿石，生物浸出优于POX浸出。火法冶金路线使用更多的热能，这比电力更难脱碳。

所有建模的硫化镍加工途径对气候变化的影响都低于ecoinvent数据库中发现的那些。这主要是因为它们包括湿法冶金和生物浸出路线，这些路线在精矿加工过程中产生的排放较少。对于这些路线，化学品输入是炼油和精矿加工过程中对气候影响的主要贡献者。

对于电池单元，使用POX浸出中的镍和镍生铁中的镍之间的气候影响差异为74kgCO2eq/千瓦时。这意味着当由水力电网供电时，等效行驶距离相差~18,000公里。

使用IMPACTWORLD+v.1.29方法评估了18个环境影响类别的6条加工路线。RKEF-NPI路线造成的负担转移风险最高，包括土地转化（171%）、光化学氧化剂形成（206%）、化石和核资源使用（393%）、全球变暖潜能值（~650%）和颗粒物产生（1424%）。

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