锂离子电池（LIB）职业的开展给资源供给和环境保护带来了压力。咱们的研讨结果表明，随着LiFePO 4电池逐步占有主导地位，未来几十年我国对LIB的需求量和废料发生量都将持续添加。但是，能够缓解这些压力的二次使用（SU）估计将在2039年面临供需瓶颈。2022年，来自LIB体系的磷需求占磷矿石总开采量的2.7%，在没有SU的高需求情形下，估计到2050年这一数值将达到该水平的9.0倍。SU能够明显提高磷的使用效率，将预测的需求添加下降至7.9倍，或许在低需求情形下下降至2.5倍。磷丢失也呈现出相似的趋势。为了应对不断添加的磷需求和丢失，应推行LiFePO 4前驱体FePO 4的收回使用，以支撑我国LIB职业的可持续开展。

图文摘要

引言

动力职业关于实现全球碳中和目标至关重要（Hu et al., 2023）。我国的动力转型作业首要集中在两个要害领域：用电动汽车（EVs）替代传统燃油车（Zhang et al., 2018），以及推进包含风能和光伏发电在内的可再生动力体系（RESs）。前者的成功取决于能够满足行驶需求的高容量、高功能锂离子电池（LIBs）的开发。与此同时，后者需求储能体系（ESSs）来处理RESs的间歇性问题，而LIBs因其高储能灵活性成为一个抱负的挑选（Liu et al., 2021）。在此背景下，我国已成为全球最大的LIBs生产国和消费国（Yuan et al., 2021；Zheng et al., 2022）。
LIBs的广泛使用明显添加了对无机资源的需求，包含要害金属和阴离子化学品（Huang等，2023）。但是，我国严重依靠进口要害金属，包含但不限于锂（Sun等，2024）、钴（USGS，2023）和镍（Chen等，2019）。这些金属在全球散布的不均匀性，以及它们易受政治或战争要素影响的特性，带来了明显的供给危险（Tian等，2021；Wesselkämper等，2024）。与LiNi x Co y Mn 1-x-y O 2（NCM）电池比较，LiFePO 4（LFP）电池所需的正极资料在我国更为丰富（Wang和Wu，2017）。供给链的相对稳定性和由此发生的本钱优势共同推动了LFP电池市场比例的不断提升（Li等，2017）。2022年，EV领域中LFP电池的市场比例超过了NCM电池，达到了60%（Zhang等，2023）。此外，更高的安全性和更长的循环寿数也促使LFP电池在ESSs中占有主导地位（Forte等，2021）。
在LIBs中，磷最初仅触及电解质组分LiPF 6（Xu, 2004）。但是，磷也参加了正极资料的生产，使得LFP电池中的磷含量比其他类型的LIBs高出20倍以上（Kumawat等，2022）。这添加了LIBs对磷的全体需求（Lopez等，2023；Xu等，2020），在2022年已占我国磷矿总开采量的1%以上（Miao等，2023）。许多学者预测了我国LIB职业的未来开展（Jiang等，2021；Shafique等，2022；Xu等，2020；Yang等，2024），发现LIBs尤其是LFP电池的需求量和作废量估计将持续上升。考虑到LFP电池需求量和作废量均估计大幅添加，它们对我国磷流的影响值得关注。除了与化肥抢夺磷供给外，LFP电池激增的作废量进一步加重了磷的丢失（Huang等，2020；Lopez等，2023；Xu等，2020），并带来了与水污染相关的危险。
LIBs中资料的有用收回能够缓解资源可用性和环境保护方面的压力，尽管它面临着技术和经济上的限制（Harper等，2019；Wang和Wu，2017）。详细而言，现在的工业收回作业首要针对金属（Niu等，2024；Shafique等，2022）或石墨（Shafique等，2022），而磷的收回在很大程度上仍局限于理论研讨（Kumar等，2022），并且仅由极少数公司（例如GHTECH Co., Ltd.）开展。二次使用（SU）是LFP电池的一项共同优势，这意味着来自EVs的退役LIBs可被重新用于功能要求较低的应用场景，如电动自行车（Casals等，2019）和ESSs（Jiang等，2018）。SU延长了LIBs的全体使用寿数并减少了制造新LIBs的需求（Richa等，2017），然后有用地提高了体系中的磷使用效率。动态物质流剖析（DMFA）考虑了流量和存量随时刻的改变（Zhang等，2023），这关于评价SU和收回措施的影响尤为重要。比较静态物质流剖析，DMFA更适合研讨LIB体系，因为LIBs的作废往往滞后于其生产数年之久，这给收回以及相关政策的制定带来了不确定性。现在LIB体系中的DMFA首要聚集于金属（Liu等，2021；Qiao等...
为了评价动力转型（特别是EVs和ESSs）驱动的LFP电池需求激增对我国LIB体系发生的影响，本研讨建立了一个DMFA结构来追踪LIBs和磷的活动。基于该结构，咱们量化了LIBs的前史和未来需求及作废量，并调查了LFP电池比例随时刻的改变。为支撑循环LIB体系的开展，咱们进一步估算了SU的供需情况并评价了其未来潜力。此外，咱们从过去和未来的视角核算了磷的活动。同时，考虑到现有的金属收回策略以及SU的局限性，咱们评价了一项可行的磷收回措施的潜力。最终，咱们依据我国LIB体系中磷活动的改变，提出了对未来研讨的启示。

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