锂电池产业全生命周期环境影响与应对策略

李允中; 张群; 文昊楠; 杨学志; 陆达伟; 汪帅马; 熊晶晶; 张海燕; 傅建捷; 刘倩; 江桂斌

doi:10.12452/j.fxcsxb.250313190

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

锂电池产业全生命周期环境影响与应对策略

更新时间：2025-06-20

- 锂电池产业全生命周期环境影响与应对策略
- Environmental Impacts and Mitigation Strategies of the Lithium Battery Industry Across Its Life Cycle
- 分析测试学报 2025年44卷页码：1-9
- 作者机构：
  
  1.中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京 100085
  2.国科大杭州高等研究院环境学院，浙江杭州 310024
  3.江西省生态环境科学研究与规划院固体废物与化学品研究所，江西南昌330077
- 作者简介：
  
  张群，博士，研究方向：新污染物的大气转化研究，E-mail：qzhang@ucas.ac.cn
  杨学志，博士，副研究员，研究方向：新能源与环境污染，E-mail：yangxuezhi@ucas.ac.cn
- 基金信息：
  
  浙江省自然科学基金项目(LR23B070001);国家自然科学基金项目(22206034;22193052);国家重点研发计划项目(2024YFA1210901);国科大杭州高等研究院自主部署项目(2024HIAS-V001;2023HIAS-P005;2023HIAS-Y017)
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.250313190
  中图分类号： O646.21;X132
- 收稿日期：2025-03-13，
  
  修回日期：2025-05-01，
  
  录用日期：2025-05-06，
  
  网络出版日期：2025-06-20，
  
  纸质出版日期：2025-08-15
- 稿件说明：
移动端阅览
李允中,张群,文昊楠,杨学志,陆达伟,汪帅马,熊晶晶,张海燕,傅建捷,刘倩,江桂斌.锂电池产业全生命周期环境影响与应对策略[J].分析测试学报,2025,44(08):1-9.

LI Yun-zhong,ZHANG Qun,WEN Hao-nan,YANG Xue-zhi,LU Da-wei,WANG Shuai-ma,XIONG Jing-jing,ZHANG Hai-yan,FU Jian-jie,LIU Qian,JIANG Gui-bin.Environmental Impacts and Mitigation Strategies of the Lithium Battery Industry Across Its Life Cycle[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(08):1-9.
李允中,张群,文昊楠,杨学志,陆达伟,汪帅马,熊晶晶,张海燕,傅建捷,刘倩,江桂斌.锂电池产业全生命周期环境影响与应对策略[J].分析测试学报,2025,44(08):1-9. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.250313190.

LI Yun-zhong,ZHANG Qun,WEN Hao-nan,YANG Xue-zhi,LU Da-wei,WANG Shuai-ma,XIONG Jing-jing,ZHANG Hai-yan,FU Jian-jie,LIU Qian,JIANG Gui-bin.Environmental Impacts and Mitigation Strategies of the Lithium Battery Industry Across Its Life Cycle[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(08):1-9. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.250313190.

摘要

能源转型需求推动锂电池产业快速发展，但其全生命周期的环境代价日益突出。该文综述了锂电池产业从“采矿-冶炼-使用-回收”各阶段的环境影响，并探讨相应应对策略。主要环境问题包括植被破坏、水资源消耗、能源消耗、碳排放、重金属污染及新污染物排放。为降低环境影响，锂渣资源化利用、废旧电池绿色回收（如生物/有机酸浸出）和直接再生等技术正持续优化和应用。政府需制定并完善政策，以推动产业绿色转型，加强全链条固废监管与资源化利用，包括通过“电池护照”制度实现责任追溯，构建全生命周期监管体系等策略，以促进锂电池产业的可持续发展。

Abstract

The increasing demand for energy transition has accelerated the expansion of the lithium battery industry；however，its full life-cycle environmental costs are becoming increasingly significant. This review evaluates the environmental impacts associated with each stage of the lithium battery life cycle—from mining and smelting to usage and recycling—and discusses corresponding mitigation strategies. Major environmental concerns include vegetation loss，excessive water and energy consumption，carbon emissions，heavy metal contamination，and the release of emerging organic pollutants. To alleviate these impacts，advancements in lithium slag reutilization，environmentally sustainable battery recycling techniques（e.g.，bioleaching and organic acid leaching），and direct regeneration are continuously being refined and implemented. The government needs to formulate and improve policies to promote the green transformation of the industry，strengthen the whole chain of solid waste regulation and resource utilization，including the “battery passport” system to achieve responsibility traceability，and build a whole life cycle regulatory system and other strategies to promote the sustainable development of the lithium battery industry.

关键词

Keywords

references

Alliance C E S . Energy Storage Industry White Paper 2023 . ［ 2025-02-28 ］. https：//static1.squarespace.com/static/55826ab6e4b0a6d2b0f53e3d/t/64a79c04263d091574985908/1688706054284/CNESA+White+Paper+2023.pdf https://static1.squarespace.com/static/55826ab6e4b0a6d2b0f53e3d/t/64a79c04263d091574985908/1688706054284/CNESA+White+Paper+2023.pdf .

Agency I E . Global EV Outlook 2017 . ［ 2025-02-28 ］. https：//www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2017 https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2017 .

Agency I E . Global EV Outlook 2024 . ［ 2025-02-28 ］. https：//www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2024 https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2024 .

Applications N T . The Rechargeable Battery Market and Main Trends 2018 - 2030 . ［ 2025-02-28 ］. https：//niobium.tech/-/media/NiobiumTech/Documentos/2019-Formula-E---Berlin/NT_The-rechargeable-battery-market-and-main-trends.pdf https://niobium.tech/-/media/NiobiumTech/Documentos/2019-Formula-E---Berlin/NT_The-rechargeable-battery-market-and-main-trends.pdf .

Liu W ， Agusdinata D B ， Myint S W . Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinf. ， 2019 ， 80 ： 145 - 156 .

Mukuku O ， Sungu J K ， Mutombo A M ， Mawaw P M ， Aloni M N ， Wembonyama S O ， Luboya O N . BMC Hematol. ， 2018 ， 18 （ 1 ）： 23 .

Qi Z ， Cao Y ， Li D ， Wu C ， Wu K ， Song Y ， Huang Z ， Luan H ， Meng X ， Yang Z ， Cai Z . Environ. Sci. Technol. ， 2024 ， 58 （ 32 ）： 14530 - 14540 .

Chen M ， Ma X ， Chen B ， Arsenault R ， Karlson P ， Simon N ， Wang Y . Joule ， 2019 ， 3 （ 11 ）： 2622 - 2646 .

Agency I E . The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions . ［ 2025-03-03 ］. https：//www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions .

Yang X ， Wen H ， Lin Y ， Zhang H ， Liu Y ， Fu J ， Liu Q ， Jiang G . Environ. Sci. Technol. ， 2023 ， 57 （ 13 ）： 5103 - 5106 .

Liang Y ， Su J ， Xi B ， Yu Y ， Ji D ， Sun Y ， Cui C ， Zhu J . Resour.，Conserv . Recycl. ， 2017 ， 117 ： 285 - 293 .

Notter D A ， Gauch M ， Widmer R ， Wager P ， Stamp A ， Zah R ， Althaus H J . Environ. Sci. Technol. ， 2010 ， 44 （ 17 ）： 6550 - 6556 .

Venkateswarlu K ， Nirola R ， Kuppusamy S ， Thavamani P ， Naidu R ， Megharaj M . Rev . Environ. Sci. Bio/Technol. ， 2016 ， 15 （ 2 ）： 327 - 354 .

Rodrigues P M S M ， Antao A M M C ， Rodrigues R . Environ. Earth Sci. ， 2019 ， 78 （ 17 ）： 533 .

Dordevic D ， Tadic J M ， Grgur B ， Ristic R ， Sakan S ， Brezjanovic J ， Stevanovic V ， Solaja B . Sci. Rep. ， 2024 ， 14 （ 1 ）： 17090 .

Cao X J ， Bian H ， Cao L . Sichuan Nonferrous Metals（曹小晶，卞焕，曹磊 . 四川有色金属）， 2024 ，（ 2 ）： 8 - 11 .

Talens Peiró L ， Villalba Méndez G ， Ayres R U . JOM ， 2013 ， 65 （ 8 ）： 986 - 996 .

Jiang S ， Zhang L ， Li F ， Hua H ， Liu X ， Yuan Z ， Wu H . J. Environ. Manage. ， 2020 ， 262 ： 110253 .

Yang X Z ， Qi T Y ， Wen H N ， Liu Y ， Liu F Y ， Zhang H Y ， Fu J J ， Liu Q ， Jiang G B . Chin. Sci. Bull. （杨学志，齐甜雨，文昊楠，刘娅，刘费炀，张海燕，傅建捷，刘倩，江桂斌. 科学通报）， 2023 ， 68 （ 15 ）： 1959 - 1970 .

Shakoor N ， Adeel M ， Azeem I ， Ahmad M A ， Zain M ， Abbas A ， Hussain M ， Jiang Y ， Zhou P ， Li Y ， Xu M ， Rui Y . Chemosphere ， 2023 ， 310 ： 136663 .

Duan C ， Zhao Y ， Xiao Y ， Hou Y ， Gong W ， Zhang H ， Wang Y ， Nie X . J. Hazard. Mater. ， 2025 ， 488 ： 137420 .

Aral H ， Vecchio-Sadus A . Ecotoxicol. Environ. Saf. ， 2008 ， 70 （ 3 ）： 349 - 356 .

Harari F ， Langeén M ， Casimiro E ， Bottai M ， Palm B ， Nordqvist H ， Vahter M . Environ. Int. ， 2015 ， 77 ： 48 - 54 .

Yang X ， Wen H ， Liu Y ， Huang Y ， Zhang Q ， Wang W ， Zhang H ， Fu J ， Li G ， Liu Q ， Jiang G . Environ. Sci. Technol. ， 2024 ， 58 （ 26 ）： 11637 - 11648 .

Liu G ， Zhao Z ， Ghahreman A . Hydrometallurgy ， 2019 ， 187 ： 81 - 100 .

Tran T ， Luong V T . Lithium Production Processes . ［ 2025-02-18 ］. https：//www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780128014172000037？via%3Dihub https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780128014172000037?via%3Dihub .

Gutierrez J S ， Moore J N ， Donnelly J P ， Dorador C ， Navedo J G ， Senner N R . Proc. Royal Soc. B ， 2022 ， 289 （ 1970 ）： 20212388 .

Vera M L ， Torres W R ， Galli C I ， Chagnes A ， Flexer V . Nat. Rev. Earth Environ. ， 2023 ， 4 （ 3 ）： 149 - 165 .

Balaram V ， Santosh M ， Satyanarayanan M ， Srinivas N ， Gupta H . Geosci. Front. ， 2024 ， 15 （ 5 ）： 101868 .

Murdifin I ， Faisal M ， Pelu A ， Arumbarkah A ， Rahmah A ， Muslim M . Int. J. Energy Econ. Policy ， 2019 ， 9 （ 1 ）： 115 - 122 .

Mudd G M . Ore Geol. Rev. ， 2010 ， 38 （ 1/2 ）： 9 - 26 .

Fan E ， Li L ， Wang Z ， Lin J ， Huang Y ， Yao Y ， Chen R ， Wu F . Chem. Rev. ， 2020 ， 120 （ 14 ）： 7020 - 7063 .

Banza Lubaba Nkulu C ， Casas L ， Haufroid V ， De Putter T ， Saenen N D ， Kayembe-Kitenge T ， Musa Obadia P ， Kyanika Wa Mukoma D ， Lunda Ilunga J M ， Nawrot T S ， Luboya Numbi O ， Smolders E ， Nemery B . Nat. Sustain. ， 2018 ， 1 （ 9 ）： 495 - 504 .

Farjana S H ， Huda N ， Mahmud M A P . J. Sustain. Min. ， 2019 ， 18 （ 3 ）： 150 - 161 .

Caruso B S ， Mirtskhulava M ， Wireman M ， Schroeder W ， Kornilovich B ， Griffin S . Mine Water Environ. ， 2011 ， 31 （ 1 ）： 16 - 28 .

Farjana S H ， Huda N ， Mahmud M A P ， Lang C . Sci. Total Environ. ， 2019 ， 688 ： 1102 - 1111 .

Lai X ， Gu H ， Chen Q ， Tang X ， Zhou Y ， Gao F ， Han X ， Guo Y ， Bhagat R ， Zheng Y . J. Cleaner Prod. ， 2022 ， 372 ： 133756 .

Or T ， Gourley S W D ， Kaliyappan K ， Yu A ， Chen Z . Carbon Energy ， 2020 ， 2 （ 1 ）： 6 - 43 .

Dong H ， Koenig G M . CrystEngComm ， 2020 ， 22 （ 9 ）： 1514 - 1530 .

Zhang Y ， Huo Q Y ， Du P P ， Wang L Z ， Zhang A Q ， Song Y H ， Lv Y ， Li G Y . Synth. Met. ， 2012 ， 162 （ 13/14 ）： 1315 - 1326 .

Engels P ， Cerdas F ， Dettmer T ， Frey C ， Hentschel J ， Herrmann C ， Mirfabrikikar T ， Schueler M . J. Cleaner Prod. ， 2022 ， 336 ： 130474 .

Wang Q ， Mao B ， Stoliarov S I ， Sun J . Prog. Energy Combust. Sci. ， 2019 ， 73 ： 95 - 131 .

Zalosh R ， Gandhi P ， Barowy A . J. Loss Prev. Process Ind. ， 2021 ， 72 ： 104560 .

Kaur P ， Bagchi S ， Pol V G ， Bhondekar A P . J. Phys. Chem. C ， 2023 ， 127 （ 17 ）： 8373 - 8382 .

Sun J ， Li J ， Zhou T ， Yang K ， Wei S ， Tang N ， Dang N ， Li H ， Qiu X ， Chen L . Nano Energy ， 2016 ， 27 ： 313 - 319 .

Xu Y ， Wang Y ， Chen X ， Pang K ， Deng B ， Han Z ， Shao J ， Qian K ， Chen D . Appl. Therm. Eng. ， 2024 ， 248 ： 123193 .

Zhou T ， Sun J ， Li J ， Wei S ， Chen J ， Dang S ， Tang N ， Zhu Y ， Lian Y ， Guo J ， Zhang F ， Xie H ， Li H ， Qiu X ， Chen L . Batteries ， 2023 ， 9 （ 6 ）： 308 .

Held M ， Tuchschmid M ， Zennegg M ， Figi R ， Schreiner C ， Mellert L D ， Welte U ， Kompatscher M ， Hermann M ， Nachef L . Renewable Sustainable Energy Rev. ， 2022 ， 165 ： 112474 .

Al-Thyabat S ， Nakamura T ， Shibata E ， Iizuka A . Miner. Eng. ， 2013 ， 45 ： 4 - 17 .

Harper G ， Sommerville R ， Kendrick E ， Driscoll L ， Slater P ， Stolkin R ， Walton A ， Christensen P ， Heidrich O ， Lambert S ， Abbott A ， Ryder K ， Gaines L ， Anderson P . Nature ， 2019 ， 575 （ 7781 ）： 75 - 86 .

Lu Y ， Wang J . ACS Sustainable Chem. Eng. ， 2024 ， 12 （ 34 ）： 12966 - 12975 .

Wagner-Wenz R ， van Zuilichem A-J ， Göllner-Völker L ， Berberich K ， Weidenkaff A ， Schebek L . MRS Energy Sustain. ， 2022 ， 10 （ 1 ）： 1 - 34 .

Mrozik W ， Rajaeifar M A ， Heidrich O ， Christensen P . Energy Environ. Sci. ， 2021 ， 14 （ 12 ）： 6099 - 6121 .

Li L ， Bian Y ， Zhang X ， Guan Y ， Fan E ， Wu F ， Chen R . Waste Manage. ， 2018 ， 71 ： 362 - 371 .

Velázquez-Martínez O ， Valio J ， Santasalo-Aarnio A ， Reuter M ， Serna-Guerrero R . Batteries ， 2019 ， 5 （ 4 ）： 68 .

Chen X ， Chen Y ， Zhou T ， Liu D ， Hu H ， Fan S . Waste Manage. ， 2015 ， 38 ： 349 - 356 .

Virolainen S ， Fallah Fini M ， Laitinen A ， Sainio T . Sep. Purif. Technol. ， 2017 ， 179 ： 274 - 282 .

Mohr M ， Peters J F ， Baumann M ， Weil M . J. Ind. Ecol. ， 2020 ， 24 （ 6 ）： 1310 - 1322 .

Qi T ， Yang X ， Liu Y ， Wen H ， Liu F ， Yue Z ， Qi Z ， Zhang H ， Fu J ， Liu Q ， Jiang G . Anal. Chim. Acta ， 2024 ， 1331 ： 343334 .

Winslow K M ， Laux S J ， Townsend T G . Resour.，Conserv . Recycl. ， 2018 ， 129 ： 263 - 277 .

Xu Z ， Peng S ， Pei L ， Zhou K ， Wang X . Environ. Sci. Technol. ， 2024 ， 58 （ 35 ）： 15755 - 15765 .

Denkhaus E ， Salnikow K . Crit. Rev. Oncol. Hematol. ， 2002 ， 42 （ 1 ）： 35 - 56 .

O'Neal S L ， Zheng W . Curr. Environ. Health Rep. ， 2015 ， 2 （ 3 ）： 315 - 328 .

Qing X ， Yutong Z ， Shenggao L . Ecotoxicol. Environ. Saf. ， 2015 ， 120 ： 377 - 385 .

Belchí Lorente D ， Mandil G ， Svecova L ， Thivel P-X ， Zwolinski P . Life Cycle and Sustainability . ［ 2025-02-18 ］. https：//www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780128014172000086？via%3Dihub https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780128014172000086?via%3Dihub .

Lebedeva N P ， Boon-Brett L . J. Electrochem. Soc. ， 2016 ， 163 （ 6 ）： A821 - A830 .

Grutzke M ， Kruger S ， Kraft V ， Vortmann B ， Rothermel S ， Winter M ， Nowak S . ChemSusChem ， 2015 ， 8 （ 20 ）： 3433 - 3438 .

Guelfo J L ， Ferguson P L ， Beck J ， Chernick M ， Doria-Manzur A ， Faught P W ， Flug T ， Gray E P ， Jayasundara N ， Knappe D R U ， Joyce A S ， Meng P ， Shojaei M . Nat. Commun. ， 2024 ， 15 （ 1 ）： 5548 .

Rensmo A ， Savvidou E K ， Cousins I T ， Hu X ， Schellenberger S ， Benskin J P . Environ. Sci.：Processes Impacts ， 2023 ， 25 （ 6 ）： 1015 - 1030 .

Ge J ， Hou X ， Du B ， Ge X ， Zeng L . Environ. Sci. Technol. Lett. ， 2024 ， 11 （ 10 ）： 1116 - 1121 .

Xu J ， Liu J . Environ. Health ， 2023 ， 1 （ 6 ）： 360 - 366 .

Zheng Y ， Zou W M ， Li Q Z ， Li S T ， Hou S L ， Ke Y ， Yang W C ， Wang Y Y . Metals（ExtrNonferrous . Metall . ）（郑熠，邹伟民，李青竹，李圣图，侯双乐，柯勇，杨卫春，王云燕 . 有色金属（冶炼部分））， 2025 ，（ 4 ）： 18 - 29 .

Gao W ， Zhang X ， Zheng X ， Lin X ， Cao H ， Zhang Y ， Sun Z . Environ. Sci. Technol. ， 2017 ， 51 （ 3 ）： 1662 - 1669 .

Xin Y ， Guo X ， Chen S ， Wang J ， Wu F ， Xin B . J. Cleaner Prod. ， 2016 ， 116 ： 249 - 258 .

Zheng X ， Zhu Z ， Lin X ， Zhang Y ， He Y ， Cao H ， Sun Z . Engineering ， 2018 ， 4 （ 3 ）： 361 - 370 .

Kaya M . Circular Economy ， 2022 ， 1 （ 2 ）： 100015 .

Shi Y ， Chen G ， Chen Z . Green Chem. ， 2018 ， 20 （ 4 ）： 851 - 862 .

Georgi-Maschler T ， Friedrich B ， Weyhe R ， Heegn H ， Rutz M . J. Power Sources ， 2012 ， 207 ： 173 - 182 .

Meshram P ， Pandey B D ， Mankhand T R . Hydrometallurgy ， 2014 ， 150 ： 192 - 208 .

Zeng X ， Li J ， Liu L . Renewable Sustainable Energy Rev. ， 2015 ， 52 ： 1759 - 1767 .

Li L ， Zhang X ， Li M ， Chen R ， Wu F ， Amine K ， Lu J . Electrochem. Energy Rev. ， 2018 ， 1 （ 4 ）： 461 - 482 .

Sun S ， Jin C ， He W ， Li G ， Zhu H ， Huang J . Sci. Total Environ. ， 2021 ， 776 ： 145913 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据