英格蘭西部大學已經為歐盟委員會制作了一份關于電池可持續性的報告，該報告發現目前普遍存在的電池系統包括引發嚴重環境和社會問題的原材料。

該報告審查了資源可用性，毒性，安全性，生產以及回收和處置影響。該調查結果已經在歐盟建立集團電池制造業的雄心壯志的背景下發布。為了追求技術的全球領導地位，歐盟希望研究具有更好生態特性的替代電池架構。

作者說，解決電極組成是實現增強生態政治目標的首要問題。關于資源可用性問題，研究人員得出結論，雖然短缺將成為未來的一個問題-對于某些材料-這在近期或中期都不會成為問題。

未來十年鋰離子電池的需求“適度但可預見”增長，例如全球汽車車隊電動汽車占10%的份額，仍然可以看到鋰，錳，鎳和天然石墨的大量供應，報告發現。

當前的問題

報告還指出，即使是鈷，天然石墨，銦和其他元素，100%的全球車隊也將擁有豐富的電氣化資源。然而，供應可能會受到地緣政治風險的影響，因為絕大多數所需材料都是在極少數已經在地緣政治緊張局勢中掙扎的國家開采的。

電解質材料也是引起關注的原因。據研究人員介紹，鋰離子電池的化學分解導致形成劇毒的氟化氫。通常使用的電解質材料也是易燃的，例如，在隧道中的汽車碰撞的情況下，這可能成為嚴重的安全問題。

諸如鉛酸電池之類的替代結構在原材料采礦方面具有優勢。流通中的大部分鉛都是循環使用的，并且可以繼續使用。這消除了在緊張的地緣政治區域中對環境和社會經濟不可持續的采礦的需要。另一方面，鉛也具有高度毒性，并被列入歐洲化學品管理局的高度關注物質候選清單。此外，鉛酸電池中使用的電解液-硫酸-引起人們對人類健康的高度關注。

關于能量密度，該報告稱鋰離子電池每千克瓦特小時(Wh/kg)的最高比例為100-200。其次是鈉硫(120-150Wh/kg)，鈉鎳氯(95-120Wh/kg)，鉛酸(25-50Wh/kg)和氧化還原液流(10-50Wh/kg))。

亞軍

為了避免毒性影響，作者提出了可以被利用的替代組合物清單。他們認為鋰硫是下一代電動汽車最有希望的候選者之一。這種系統可以避免鎳和鈷。研究人員稱，陰極材料含硫，價格便宜且含量豐富，而且這類電池的毒性會降低22%，但目前它們的體積能量密度也很差-這意味著它們很輕但很大。

鋰空氣使用氧氣作為電極材料，并將能量密度提高了十倍。然而，該報告指出，在實踐中，該技術需要做出巨大努力以避免環境空氣中的純氧降解。這可以通過空氣分離裝置和氧氣罐來完成，但是這些措施會顯著降低電池的能量密度。作者承認這兩種技術的能耗也更高，因此溫室氣體排放量更高。

最后，研究人員聲稱他們“毫無疑問”將鈉離子電池視為最有吸引力的候選者，以規避鋰離子系統的不利影響。他們說，鈉是非常豐富的，與地緣政治問題無關。電池的能量密度低于鋰離子電池，但研究人員相信重大進展是可行的。在這方面，他們還引用了歐洲戰略能源技術電池計劃，該計劃也強調了鈉離子的潛力。

專為重用而設計

該報告還考慮了電池壽命終止處理的問題。到2020年，預計將使用大約250億個鋰離子電池。在歐盟和其他市場，由于其毒性，禁止埋葬或焚燒它們。該報告的作者稱，目前回收它們的努力是為了回收鎳，鈷和銅。由于經濟原因，即使技術上可行，其他材料也不能充分回收。例如，鋰通常以用作建筑材料的爐渣結束。此外，有人擔心降低電池中鈷的使用會使鋰回收變得不經濟。結果可能是鋰沒有被回收，抵消了避免或使用更少鈷的好處。

第二次使用壽命也起著獨特的作用，因為EV電池保留了其初始容量的75-80%。這足以繼續用于固定儲能。盡管研究人員承認仍有待了解第二次生命中電池性能及其壽命的事情，試點項目正在進行中，并將很快推出結果。目前的工藝是扭轉陰極和鋰的化學分解。

處于報廢處理的最前沿是回收和再利用的設計。鉛酸汽車電池的流線型和簡單結構一直是這種電池高度回收的重要因素。采用這樣的設計將使鋰離子電池的回收更容易，并且成本更具競爭力。除了統一的結構外，還應該有“拆卸設計”方面，以盡可能有效地分離材料。

引用科學家Heelan等人的報告補充說：“目前，我們正在尋求恢復和回收作為事后的想法。從第一天開始，應該考慮閉環思維和拆卸制造。“