摘要：由于电动汽车的普及化，当前锂电池的需求产能正在急剧增长，预计将在2030年达到2500 GWh。当前，锂电制造业的支柱工艺为湿法电极加工，该技术不仅能耗高、成本高（溶剂有高沸点，另外非水系溶剂由于高毒性需要进行额外的回收处理），而且其生产的电极在电化学性能方面
【综述背景与内容简介】
由于电动汽车的普及化，当前锂电池的需求产能正在急剧增长，预计将在2030年达到2500 GWh。当前，锂电制造业的支柱工艺为湿法电极加工，该技术不仅能耗高、成本高（溶剂有高沸点，另外非水系溶剂由于高毒性需要进行额外的回收处理），而且其生产的电极在电化学性能方面也尚有不足（如热烘干过程中的粘合剂迁移会导致因材料分部不均造成电化学性能和机械性能降低），因此该工艺无法很好地适配于当前发展趋势。为了更好地满足锂电池的产量缺口，锂电制造业需要采用新一代电极制备工艺以实现高性能电极的加工处理并达到绿色、高产、低成本的生产技术要求。
近日，美国凯斯西储大学(Dr. Yu Gu和Prof. Chris Yuan)联合阿贡国家实验室(Dr. Runming Tao)、得州理工大学（Dr. Hong-Chao Zhang）、丹麦技术大学（Dr. Michael Hauschild）在国际知名期刊CIRP Annals 上发表了题为“A Cradle-to-Grave Life-Cycle-Assessment of Dry-Processed Li-Ion Batteries for Electric Vehicles”的最新研究论文。该文系统性地介绍了干法电极加工技术的工艺对锂电池制造业的影响。 Maxwell型干法工艺作为一种新兴的制造技术，在高能锂离子电池的生产中展现出巨大潜力。其显著优势在于提高产率降低成本能耗（无需使用有毒且昂贵的NMP（1-甲基吡咯烷酮）溶剂，避免了浆料制备、涂布机使用、NMP回收机、热干燥等电机加工流程—）。本研究建立了一个从制备到报废回收的全生命周期评估模型，用于评估这一创新工艺的环境影响，并以传统的NMP湿法工艺为基准，针对一组配置为42.5千瓦时的NMC622-石墨电池组进行了对比分析。结果表明，干法工艺在能源消耗方面降低了4.8%，在13个环境影响类别中有12项优于传统工艺，最高降幅可达47.5%，充分展示了其在环境友好性方面的优势。
【研究亮点】
·本文创兴性地开发了一个42.5 kWh的NMC622-石墨电池包的全生命周期评估（LCA）模型，采用Maxwell型干法制造工艺来对比传统湿法制备工艺。
干法电池组单位质量一次能源消耗为2.19 GJ/kg，比传统工艺的2.30 GJ/kg减少了4.8%。在13个环境影响类别中有12个类别表现更优。·可持续性结论：干法工艺在能源和环境方面具备更好的可持续性潜力。
·当前局限：该技术尚处于早期阶段，仍存在如产线速度慢和石墨负极性能不佳的问题。
尽管存在不足，干法工艺仍是传统NMP工艺的有力替代选择。【图文解读】
Fig. 1：Scope and system boundary for the proposed LCA model.
Fig. 2：Comparison of EV battery pack manufacturing using solvent-based or dry-processing electrode fabrication methods.
Table 1 Mass of components in the configured EV battery pack.
Fig. 3：Cradle-to-grave primary energy consumption comparison of the NMP-based and dry-processed EV battery packs.
Fig. 4：Benchmarking of cradle-to-grave LCA of the NMP-based and dry-processed battery pack.
【总结与展望】
本文建立了一个涵盖全生命周期的LCA模型,目的是将Maxwell型干法工艺制造的42.5 kWh NMC622-石墨电动汽车电池包与传统NMP湿法工艺生产的电池组进行对比分析。对比研究结果表明，在容量、重量和寿命相同的情况下，干法工艺在能源消耗和环境影响方面均具有明显优势。其单位质量一次能源消耗为2.19 GJ/kg，较NMP工艺的2.30 GJ/kg降低了约4.8%。在13项环境影响指标中，干法电池包在其中12项中表现更佳，显示出更优的环境可持续性表现。
需要指出的是，Maxwell型干法工艺在锂离子电池电极制造中的应用仍属于早期阶段，当前仍面临如产线速度较慢以及石墨负极性能不足等技术挑战。然而，其在能耗与环境影响方面的优势，依然使其成为替代传统NMP工艺的有前景的选择。
【文献信息】
Gu, Y.; Tao, R.; Yuan, C.; Zhang, H. C.; Hauschild, M., A Cradle-to-Grave Life-Cycle-Assessment of Dry-Processed Li-Ion Batteries for Electric Vehicles. CIRP Annals 2025.
原文链接：
来源：可恩汽车抵押
