新一代电池的环境评估：镁-硫体系
摘要
由于环境问题主要驱动着我们经济的电气化以及对电池储能系统需求的增长，需要了解不同电池体系潜在环境影响的信息。然而，对于镁-硫（MgS）电池等新兴后锂体系，此类信息十分匮乏。因此，我们采用从摇篮到大门视角下的生命周期评估，量化假设 MgS 电池（46 Wh/kg）每 Wh 储能容量的累计能源需求与潜在环境影响。此外，我们还估算了与 MgS 电池生产相关的全球变暖潜势（0.33 kg CO2 eq/Wh）、化石 depletion 潜势（0.09 kg oil eq / Wh）、臭氧 depletion 潜势（2.5E-08 kg CFC-11/Wh）和金属 depletion 潜势（0.044 kg Fe eq/Wh）。该电池基于现有 MgS 软包电池原型建模，并根据锂离子电池（LIB）的当前技术水平进行假设性优化，以探索未来的改进潜力。结果表明，初始（未优化）原型电芯在能量密度或环境表现上均无法与当前 LIB 竞争，主要因其非活性组分占比较高，大幅降低了性能。因此，若所假设的 MgS 电芯组成演进得以实现，克服当前设计障碍并达到与现有 LIB 可比的寿命、效率、成本和安全水平，则 MgS 电池有显著潜力超越现有 LIB 和锂-硫电池。
引用
@article{arxiv.2104.03794,
title = {Environmental assessment of a new generation battery: The magnesium-sulfur system},
author = {Claudia Tomasini Montenegro and Jens F. Peters and Manuel Baumann and Zhirong Zhao-Karger and Christopher Wolter and Marcel Weil},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.03794},
year = {2021}
}
备注
pre-print updated by revised version as accepted; 21 pages, 5 Figures, 1 table. Funded by the German Research Foundation (DFG) under Project ID 390874152, the Initiative and Networking Fund of the Helmholtz Association (ExNet-003) and the European Union's Horizon 2020 Research and Innovation Programme under Grant Agreement No. 754382