Life cycle assessment of electric vehicle batteries and new technologies

• Electrification of vehicles has for decades been explored as a possible solution to the problem of climate change. Today, in 2021, the issue is no longer whether the electrification of vehicle fleets ought to happen but rather how it can be achieved with as little environmental impact as possible.The objective of this thesis is therefore to facilitate the use of life cycle assessment (LCA) for the evaluation and improvement of the environmental performance of electric vehicle traction batteries. The lack of LCA data on several traction battery chemistries and some associated LCA methodological difficulties have been identified as important research gaps. The broader purpose of this thesis is to contribute to sustainable industrial and societal change that involves new technologies.This thesis examines three research questions related to LCA in new technology introduction: (1) LCA data issues regarding present and future lithium traction battery chemistries. (2) LCA methodological issues regarding present and future lithium traction battery chemistries. (3) Use of LCA in product and production development to advance the introduction of sustainable consumption and production of any new technology. The results emphasise e.g. to always include the use phase in LCA traction battery studies and to improve battery energy density but not to the detriment of battery internal efficiency. Furthermore, it points to use two abiotic depletion measures to reflect scarce materials in both the short term and the long term. Additionally, it is recommended to calculate the results for all relevant functional units, because it facilitates comparisons and reflection, to choose environmental impact categories for traction batteries from a ranking list, as well as to use chemical risk assessment from a life cycle perspective to complement and develop within-LCA toxicity impact methods. To some extent, the above results are applicable for most development of new technology. A general recommendation for all technology development striving to include LCA is to use screening LCA, chemical risk assessment and idea generation in early phases to help build engagement, competence and data for a full LCA in later phases.

• Elektrifiering av fordon har i årtionden undersökts som en möjlig lösning på klimatproblemet. Idag, 2021, är frågan inte längre om elektrifiering av fordonsflottor borde ske utan snarare hur det kan uppnås med så liten miljöpåverkan som möjligt. Syftet med denna avhandling är därför att underlätta användningen av livscykelanalys (LCA) för utvärdering och förbättring av miljöprestanda för elektriska drivbatterier. Bristen på LCA-data för flera batterikemier samt några därtill hörande LCA-metodologiska svårigheter identifierades som viktiga forskningsgap. Det bredare syftet med denna avhandling är att bidra till hållbar industriell och samhällelig förändring som involverar ny teknik. Denna avhandling undersöker tre forskningsfrågor relaterade till LCA i introduktion av ny teknik: (1) LCA-data om nuvarande och framtida kemier för litiumbatterier. (2) LCA-metodologiska problem med nuvarande och framtida kemier för litiumbatterier. (3) Hur man använder LCA i produkt- och produktionsutveckling för att främja införandet av hållbar konsumtion och produktion av ny teknik i allmänhet. Resultaten betonar t.ex. att alltid inkludera användningsfasen i LCA[1]studier av drivlinebatterier och att förbättra batteriets energitäthet, men inte så att det försämrar batteriets interna effektivitet. Dessutom pekar den på att använda två mått för abiotisk resursutarmning för att spegla knappa material på kort sikt och på lång sikt. Det rekommenderas även att beräkna resultaten för alla relevanta funktionella enheter, eftersom det underlättar jämförelser och reflektion, att välja miljöeffektkategorier för drivlinebatterier från en rankinglista, samt att använda kemisk riskbedömning ur ett livscykelperspektiv för att komplettera och utveckla LCA-metoderna för toxicitet. I viss utsträckning är ovanstående rekommendationer tillämpliga för utvecklingen av all ny teknik. En allmän rekommendation för all teknikutveckling som strävar efter att inkludera LCA är att använda screening LCA, kemisk riskbedömning och idégenerering i tidiga faser för att hjälpa till att bygga engagemang, kompetens och data för en fullständig LCA i senare faser.

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Maskinteknik -- Produktionsteknik, arbetsvetenskap och ergonomi (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Mechanical Engineering -- Production Engineering, Human Work Science and Ergonomics (hsv//eng)

Nyckelord

life cycle assessment

LCA

electric vehicle

sustainability

eco-design

Production Engineering

Industriell produktion

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

dok (ämneskategori)