Significancy of capital goods manufacturing sites related emissions in the life cycle of cathode active material production

Abstract

This study determined carbon footprint of planned Finnish cathode active material manufacturing and its production factories for 10-year period. The aim was to examine significancy of carbon footprint of building materials of two industrial buildings in relation to emissions caused by cathode active material production. The total emissions were examined as a process entity through a battery value chain from cradle to gate. Carbon footprint has been identified as a significant environmental impact category in battery as well as in construction industry.

For cathode active material, the emissions data was gained mainly from raw material producers, whereas material data for the plants was obtained from the factories’ preliminary plans. The plans were used to calculate carbon footprint of the building materials with Oneclick LCA. Material flow quantities to be used in cathode active material production were based on Environmental impact assessment carried out for the ongoing plant projects.

The results indicated that nickel and cobalt sulfate and lithium hydroxide production cause clearly the largest emissions in the process. Emissions from the factories were found to be minor in the process. Finnish cathode active material was seen to be significantly less carbon intensive than Chinese, where most of the product is manufactured globally. Finnish cathode active material and electricity production achieves savings in carbon emissions during electric vehicle’s life cycle compared to global production.

Tutkimuksessa määritettiin suunnitellun suomalaisen katodiaktiivimateriaalin valmistuksen ja sen tuotantotehtaiden hiilijalanjälki 10 vuoden ajanjaksolle. Tavoitteena oli selvittää kahden teollisuusrakennuksen rakennusmateriaalien elinkaaren vaiheiden hiilijalanjäljen merkittävyyttä katodiaktiivimateriaalin tuotannon aiheuttamiin hiilipäästöihin nähden. Kokonaispäästöjä tarkasteltiin prosessikokonaisuutena akkuarvoketjun kautta kehdosta portille. Hiilijalanjälki on tunnistettu merkittäväksi ympäristövaikutuskategoriaksi niin akku- kuin myös rakennusteollisuudessa.

Katodiaktiivimateriaalin osalta raaka-aineiden päästötiedot saatiin pääosin niiden tuottajilta, kun taas laitosten materiaalitiedot saatiin tehtaiden alustavista suunnitelmista. Rakennusmateriaalien hiilijalanjälki laskettiin Oneclick LCA -työkalulla perustuen suunnitelmien materiaalitietoihin. Katodiaktiivimateriaalin tuotantoon käytettävät materiaalivirrat perustuivat käynnissä olevien laitoshankkeiden ympäristövaikutusten arviointiin.

Tulokset osoittivat että nikkeli- ja kobolttisulfaatin sekä litiumhydroksidin tuotanto aiheuttaa selvästi suurimmat päästöt prosessissa. Tehtaiden päästöjen todettiin olevan vähäiset kokonaisuudessa. Suomalainen katodiaktiivimateriaali havaittiin huomattavasti vähemmän hiili-intensiiviseksi kuin kiinalainen, jossa suurin osa tuotteesta valmistetaan maailmanlaajuisesti. Suomalaisen katodiaktiivimateriaalin ja sähkön tuotannossa saavutetaan säästöjä sähköauton elinkaaren hiilipäästöissä globaaliin tuotantoon verrattuna.