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摘要：Nature Communications新发表的一篇论文中，来自康奈尔大学的一个团队从需求角度分析了48个致力于通过电动汽车（EV）来减少道路运输的碳减排的主要国家，在道路运输部门的减碳潜力和所需的关键金属数量增长带来的问题之间的权衡。

关键词：汽车电气化、关键金属、EV、钴镍锂、稀土

Nature Communications新发表的一篇论文中，来自康奈尔大学的一个团队从需求角度分析了48个致力于通过电动汽车（EV）来减少道路运输的碳减排的主要国家，在道路运输部门的减碳潜力和所需的关键金属数量增长带来的问题之间的权衡。

论文讨论了在全球主要国家采用电动汽车以减少与交通有关的温室气体排放实现脱碳的情况下，电动化汽车有望减少与交通有关的温室气体排放，但这将以对关键金属需求的不断增长为代价。这些关键金属广泛用于生产电池和电动汽车零部件，如钴、镍、锂和稀土金属等。这些金属不仅难以获取，而且价格昂贵，其供应的不稳定性也会限制电动汽车的规模化推广。

研究结果表明，与2020年相比，到2050年部署40-100％的EV普及率可以使48个调查国家的锂、镍、钴和锰的需求量分别增加2909-7513％、2127-5426％、1039-2684％和1099-2838％，并使铂族金属需求增加131-179％。高EV普及率可以降低燃料使用产生的温室气体排放，而燃料生产所产生的温室气体排放对能源部门的脱碳更为敏感，到2040年可能达到净零排放。

论文通过分析电池生产过程中的关键金属需求和运输排放的数据，以及两者之间的权衡关系，来探讨在汽车电气化进程中的关键问题。这些金属的生产和采集对环境的影响不容忽视。同时，电池生产过程中所需的能源和材料运输也会带来一定的碳排放，因此在交通减排和关键金属需求之间需要权衡取舍。

a. 中国、美国、欧洲、印度和其他地区的道路车队存量。

b. 锂离子电池市场未来的预测。

c. 道路货运（以Kg·km表示，即一公斤物品运输一公里）和乘客运输（以p·km表示，即一名乘客运输一公里）活动。d、e. 五个主要地区中EV和ICEV的存量。ICEV是内燃机车辆，EV是电动车辆，NMC是锂镍锰钴氧化物电池，NCA是锂镍钴铝氧化物电池，LFP是锂铁磷酸盐电池，Li-S是锂硫电池，Li-air是锂空气电池。将混合动力车辆视为ICEV。

在论文中，研究人员谨慎地提到了重型车辆的电气化问题，因为这些车辆需要比其他车辆更多的关键金属。虽然它们在一些国家的整个道路车队中仅占4%至11%，但在未来几十年内，用于重型电动车辆的电池相关关键金属将占关键金属需求的62%。

a.每年的需求量和回收潜力，包括第二次使用和不包括第二次使用。

b. 区域特定/车辆特定/电池特定的关键金属累积需求（从2010年到2050年）以及回收的累积潜在二次生产。

c. 在不同电池方案下累积需求的敏感性。NMC/NCA方案说明NMC/NCA市场份额将在2050年增加到100％。“回收 w/o 2nd”表示直接回收未经第二次使用的退役电池，而“回收 w/2nd”则表示在回收之前将退役电池再利用为储能系统。LDV轻型汽车，HDV重型汽车，BEV电池电动汽车，PHEV插电式混合动力电动汽车，FCEV燃料电池电动汽车，ICEV内燃机汽车，LFP磷酸铁锂电池，NCA氧化铝镍钴锂电池，NMC氧化锰镍钴锂电池，Li-S硫化锂电池，Li-air锂空气电池。

论文指出，减少关键金属的使用可以通过多种途径实现，例如提高电池材料的效率、采用新型电池技术、开发新的回收和再利用技术等。此外，通过减少能源和物料运输距离，也可以减少交通排放。

论文还指出，需要建立一个可持续的关键金属供应链，以确保这些金属的可持续采集和利用。这需要政府、企业和社会各界共同合作，制定合理的政策和规范，加强对于供应链中各个环节的监管和管理，以确保关键金属的可持续供应。

总之，论文提出了在汽车电气化进程中关键金属需求和交通减排之间的权衡问题，并提出了一些解决方案。这些方案需要政府、产业和社会各界的共同努力，以确保汽车电气化进程的可持续性和环境友好性。

原文信息：

《Trade-off between critical metal requirement and transportation decarbonization in automotive electrification》

张春波等 (2023)

Nature Communications doi: 10.1038/s41467-023-37373-4

参考文献：

https://www.greencarcongress.com/2023/04/20230417-cornel.html

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【视角】关于汽车电气化对于关键金属需求和交通减排之间的权衡