电池是实现可再生能源转型的关键。当太阳不再闪耀，风不再吹，电池帮助储存清洁能源，持续可靠地向电网和客户供电。生产和储存清洁能源是地球未来的生命线;燃烧煤、石油和天然气化石燃料会导致75%的温室气体排放。化石燃料的开采不仅引发了气候变化，而且降低土地野生动物生态系统，污染水道，酸化海洋，加剧自然灾害，征用土著土地，并导致毁灭性的后果慢性健康影响为化石燃料工业工人和邻近社区。
化石燃料能源网提取和消耗有限的资源。这是故意浪费的。相比之下，可再生能源电网的几乎每个部分都可以是循环的。来自太阳和风的能量永远不会耗尽，而且会被不断地利用。可充电的大型电池可以用太阳能或风能充电，并在其使用寿命中循环数千次。在使用寿命结束时，电池中的贵重金属可以回收再利用。
循环电池寿命周期是可能的。更多的电池被回收利用通过良好的政策创新和企业承诺。公众行动和提高认识使人们更加重视负责任采购的紧迫性。
这篇文章将深入探讨储能电池从材料开采到制造的供应链。我探索更公正、透明、可持续的采购解决方案，包括确保材料的获得自由、事先和知情同意邻近的社区。我也在探索替代方案，比如用更少的关键矿物扩大生产和发明新的电池技术，通过增加公共交通和公平的城市规划来减少汽车的使用。我们的下一个帖子然后将探索通过电池再利用和回收实现循环电池经济的途径。
在这里，我将重点讨论用于电网的储能电池，而电动汽车——电池市场中更大的一块——拥有非常相似的供应链、制造流程和回收基础设施。金宝博的网址探索UCS在电动汽车电池回收方面的一些资源在这里，在这里，在这里,在这里和在这里。
采矿业和制造业面临挑战
制造锂离子电池需要七种主要原材料。其中，美国将石墨、锂、镍、锰和钴定义为关键矿物质:这些金属对美国的能源需求至关重要，但其供应链很容易受到干扰。尤其是锂、钴和镍，电池行业推动着全球需求。看看我的以前的文章了解电池是如何使用这些材料的。
锂
锂是电池界关注的焦点，是一种推动全球电池革命的强大金属。它在很多方面都是电池的理想材料，因为它非常轻(仅由3个质子、3个中子和4个电子组成)，反应性很强，能够在键之间储存大量能量。它也是可充电的，并且不会明显退化数百次充电。
根据美国地质调查局(USGS)的数据，全球锂消费量增加从2020年到2021年的33%，主要是由于电池需求(电动汽车和电力行业)。超过一半(55%)的锂来自澳大利亚，26%来自智利，14%来自中国，6%来自阿根廷。
锂萃取挑战。在一些地方阿根廷，智利，玻利维亚，塞尔维亚,美国在美国，土著居民和联合环境正义倡导者指责锂矿开采加速了干旱，从而降低了农业产量、当地粮食安全和农村生计。他们还说，采矿污染了水道和土壤，导致警察对采矿抗议者使用暴力，并威胁到土著的神圣场所。
南加州的一个潜在的新地点索尔顿湖可以产生一个估计的20,000公吨碳酸锂的年产量(供参考，全球)生产2021年为10万吨)。虽然该基地有可能比传统的锂工厂使用更少的水，产生更少的废物，技术挑战而82%的拉丁帝国谷社区的当地居民则是如此有关这种开采可能会加剧当地的危机环境和公众健康风险而没有解决先前存在的干旱、有毒污染、失业和贫困等挑战。
在2050年人类实现100%可再生能源的情景中，总共锂的需求从现在到2050年的电池可能接近或显著超过所有已知的世界自然保护区。（“储备指的是目前可以经济开采的矿物数量，而不是世界上已发现和未发现的可开采锂的估计总量，即全球总资源。)
锂的供需挑战为回收和再利用创新提供了一个机会，有助于在清洁能源的未来负责任地保持锂的可用性。
钴
钴这个名字来自于小鬼，这是德语中妖精的意思。对于一种对电池阴极生产几乎具有神话般的重要性的金属来说，这是一个恰当的绰号，有时会带来紧迫的环境和社会影响。
全球钴消费量增加由于电动汽车电池的需求，2020年至2021年将增长20%可以包含每100千瓦时(kWh)的电池组最多可含20公斤钴，大小相当于一个特斯拉S型电池。
全球三分之一的钴是用于电动汽车电池全球三分之二以上的钴都产自美国来自刚果民主共和国Bamana等人在2021年的一项研究报告称，刚果15-20%的钴来自11万至15万之间手工、小规模的矿工。该研究记录了小型矿山和工业钴矿的废物如何恶化当地环境并影响粮食安全。手工小型采矿者也与侵犯人权行为有关，包括童工，住宅位移,矿工缺乏人道的工作条件和工资。
到2050年，世界将实现100%的可再生能源，如果锂离子电池继续依赖钴的话累积电池对钴的需求(从现在到2050年)可能会增加远远超过所有已知的世界自然保护区。
但也有好消息:废旧电池中的大部分钴都可以成功回收，并用于制造新电池。此外，电池制造商正在努力减少或去除下一代锂离子电池中的钴。例如，一些电动汽车公司正在从“NMC111”电池(含镍、锰和钴的比例为1:1:1)过渡到含有a的“NMC811”第四或第五同样多的钴。他们也在采用无钴电池，如LFP(含alithium-Iron -Phosphate阴极)。例如，一半特斯拉汽车金宝博的网址2022年前三个月生产的电池都是LFP电池。LFP电池在储能应用方面可能会超过NMC到2030年因为它们更便宜，寿命更长，对关键金属的依赖也更少。
镍
向低钴电池的转变意味着需要更多的镍。像钴一样，镍类1(纯度为99.8%)是用于电池阴极的金属混合物的组成部分。
镍的来源在地理上比钴更为多样化;37%的镍来自印尼14%菲律宾9%俄罗斯。镍矿会造成森林砍伐和水和土壤污染，例如在闲谈、菲律宾。印度尼西亚的矿山污染严重影响了土著居民渔场，以及国家政策镇压活动人士的抗议。俄罗斯土著社区抗议Nornickel因为尾矿泄漏到水道中，导致鱼类死亡，危害公众健康。
与此同时，一家名为Prony Resources的新公司在新喀里多尼亚(拥有大量镍矿床的法国领土)拥有多数股权部落和地方利益相关者并可能提供一个更公平的模型对于利益相关者治理和矿山共同所有权。
国际能源署(IEA)预测了这一点电动汽车电池的镍需求在100%可再生能源的情况下，到2040年将增长41倍，而储能电池将增长140倍。可再生能源应用的年度镍需求预计将从2020年占镍总使用量的8%增长到2040年的61%。与钴一样，减少镍需求的机会在于新的电池化学成分和回收利用。
铜
27%铜产量发生在智利，秘鲁10%，中国8%，刚果民主共和国8%。电池中70%的铜都是已经回收。研究人员预测，世界将需要扩大铜矿开采，以满足未来的供应缺口。然而，在顶端世界上有300个未开发的铜矿体其中，47%位于土著土地上或在土著土地上，65%位于高水风险地区，65%位于生物多样性保护区或附近。
与其他关键矿物类似，铜工业——比如铜智利和秘鲁-可以连接到环境，劳动以及公共卫生问题社区的阻力。
为了确保公正的能源转型，消除压迫和开采，而不是加深压迫和开采，采矿项目必须维护环境正义和人权。
石墨
石墨构成了95%的电池阳极。电动汽车电池可以包含高达280磅的石墨，超过其总重量的四分之一。电池对石墨的需求预计将增长每年30%，直到2030年，并可能占8%至25%全球石墨需求到2040年。中国生产世界上82%的天然石墨(这比人工或合成石墨更普遍)。中国黑龙江和山东两省的石墨密集开采释放烟尘颗粒进入空气中，破坏庄稼，给房屋蒙上一层黑色粉末，并导致心脏病和肺病。
在倡导石墨开采监管和透明度的同时，企业也在不断创新新型循环经济技术能够从废旧电池和其他材料中回收电池级石墨，并且不使用腐蚀性化学物质。
其他电池材料
锂离子电池行业也使用了全球锰、铁、磷和铝供应的一小部分。虽然数量很小，但确保这些电池材料供应链的公平性和可持续性也很重要。特别是，锰矿开采，有时在没有社区补偿或同意的情况下进行，与有毒污染和慢性疾病有关乌克兰，南非,圭亚那。铁矿石开采会释放大量的排放，造成了毁灭性的矿山废物泄漏，造成水污染和数百人死亡。在所有矿业部门，政府和行业对公正采矿政策和透明循环经济的承诺至关重要。
制造业
在原材料被提取出来之后，它们必须经过提炼和加工才能用于电池。中国流程全球72%的钴、61%的锂和95%的锰，而俄罗斯在镍加工方面处于领先地位。
中国在锂离子电池制造方面也处于领先地位。这个国家投资这个行业的产值超过600亿美元，生产了世界上80%的电池。虽然美国目前生产的电池占全球的13%(每年约520千兆瓦时，主要是在内华达州的特斯拉-松下工厂)，但预计产量将增加重大投资在两党基础设施法和减少通货膨胀法。
电池制造业能变得更负责任、更可持续吗?
是的，这个行业能够而且必须做到这一点。
锂离子电池——许多用于电网储能，更多用于电动汽车——在清洁能源的未来发挥着重要作用。金宝博的网址它们不仅为电网储存可再生能源，而且还为电动汽车提供动力，这比汽油车对环境的影响要小得多。金宝博的网址美国电动汽车的平均排放量为52%减少温室气体排放在其使用寿命中，比普通汽油车(燃烧大约4500加仑的汽油)消耗更多的燃料汽油在其生命周期内)。电动汽车的平均排放量相当于汽油车的排放量每加仑91英里。
为了确保向电池供电的未来的过渡是公平和有效的，能源储存和汽车电池供应链必须是公正和可持续的。
以下是政府和企业决策者可以用来改善锂离子电池材料采购和制造的四种策略:
- 要求道德，可持续的采购和强大的供应链标准。公司和组织可以加入全球电池联盟和负责任采矿保证倡议。行业领导者可以积极回应记者和来自团体的研究人员商业与人权资源中心，确保上游关键矿产供应商获得自由、事先和知情同意在他们经营的社区附近。美国可以考虑对更公正、更可持续的采矿实施有约束力的规则，包括考虑对过时的采矿规则进行改革1872年矿业法150年后的今天，它仍然统治着硬岩开采。美国也可以考虑重新加入采掘业透明度倡议(EITI)是一个由50多个国家组成的联盟，致力于增加公正和环保的采购。
- 生产电池减少对高冲击关键矿物的依赖。政策制定者和公司可以加速向使用对环境和社会影响较小的材料的电池的过渡。例如，LFP电池的影响较小，因为它们不含钴和镍。
- 支持新型储能电池技术的开发。新型固态，钠离子，氧化还原液流电池，以及其他创新,可能为能源储存提供更实惠、安全、持久和无关键金属的选择。
- 投资基础设施和城市规划解决方案，增加公共交通、步行和骑自行车的使用。虽然加速从内燃机汽车向电动汽车的过渡是当务之急，但减少美国汽车排放最有效的策略——以及电池关键金属开采的影响——是减少汽车的拥有量和金宝博的网址使用量。政府必须承担困难和重要的工作，建设方便、负担得起、高效的公共交通系统，建设鼓励骑自行车和步行的环境。
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那么太阳能电池板和风力涡轮机呢?它们可以产生电池储存的电力。看看我们之前的的帖子关于太阳能电池板和风力涡轮机的生命周期!
编者注(1/4/23)根据矿业司法部门同事的反馈，我们进行了编辑，以更好地反映公平、有效的矿业改革和宣传战略。