ارزیابی چرخۀ حیات باتری‏های لیتیوم یونی (مطالعۀ موردی: آندهای گرافیت و اکسید کبالت)

این روزها به باتری‏های لیتیوم یونی به‌دلیل شدت انرژی بالاتر و آثار زیست‏محیطی کمتر نسبت به باتری‏های استفاده‌شدۀ دیگر، بسیار توجه شده است. مواد استفاده‌شده در آند، یکی از بخش‏های مهم تأثیرگذار بر شدت انرژی و آثار زیست‏محیطی باتری‏ها هستند. هدف از این مطالعه بررسی چگونگی اثرپذیری میزان انتشار آثار زیست‏محیطی ناشی از مواد مختلف استفاده‌شده در آند باتری‏های لیتیوم یونی با افزایش میزان انرژی تولیدی در واحد جرم مادۀ فعال و نیز چگونگی اثر بازیافت مواد بر میزان آثار زیست‏محیطی بالقوۀ ناشی از این باتری‏هاست. در این مطالعه میزان وزنی اولیۀ اجزای مورد ‏نیاز برای سناریوهای مختلف بر‌اساس تجربیات آزمایشگاهی، منابع و گزارش‌های مستند‏شده تعیین شد. سپس بر‌اساس واحد عملکردی تعیین‏شده که در این مطالعه 1000 میلی‏آمپر ساعت انرژی تولیدی توسط مادۀ فعال آند باتری در ‏نظر گرفته شده است، داده‏های وزنی اولیه نرمال شدند و پس از آن همۀ آثار زیست‏محیطی و مصرف انرژی مربوط به تمام اجزای تشکیل‏دهنده و استفاده‌شده در باتری شامل مادۀ فعال (همان مادۀ آند سنتزی)، مواد الکترولیت شامل LiPF6 در حلال NMP، اتیلن‏کربنات، دی‏متیل‏ کربنات و بایندر توسط داده‏های به‏دست‏آمده از مدل GREET2 سیاهه‏نویسی شدند. پس از طبقه‏بندی، ویژگی‏سازی بر‏اساس فاکتورهای ویژگی‏سازی روش CML و در‌نهایت وزن‏دهی آثار زیست‏محیطی مختلف بر‏اساس روش مدل‌سازی MET صورت گرفت. بررسی نتایج ارزیابی آثار زیست‏محیطی باتری‏های با آند گرافیت و اکسید کبالت نشان می‏دهد که باتری‏های با آند اکسید کبالت آثار گازهای گلخانه‏ای، گازهای اسیدی، مه‏دود فتوشیمیایی و مصرف انرژی بیشتری نسبت به باتری‏های با آند گرافیت دارند. در مقابل، آثار باتری‏های با آند اکسید کبالت در صورت بازیافت می‏تواند به‌شکل قابل‏توجهی کاهش یابد و در‌نتیجه می‏توان به باتری‏های کوچک‏تر با وزن کمتر و شدت انرژی بیشتر با آثار زیست‏محیطی کمتر دست یافت.