随着电动汽车的普及，评估各制造工艺的环境影响至关重要。本文通过生命周期评估（LCA）方法，对电动汽车电池箱体不同连接工艺的环境影响进行比较，为可持续性发展提供依据。在汽车制造商致力于减少碳足迹的背景下，理解生产过程的环境影响尤为重要——尤其是车身装配中使用的连接技术。通过生命周期评估，可分析这些影响并探索减排潜力。本文以全钢电动轿车电池箱体为例，重点研究多种焊接方法的环境表现。

1.目标和范围定义：设定评估目的，定义功能单元，并确定系统边界。在本文中，重点是焊接工艺及其相关的电力输入和填充材料输入以及消耗品的磨损输出。

2.库存分析：通过测量电力和消耗品的消耗以及相关材料开采和生产影响的数据库值来收集材料和能源流动的数据

3.影响评估：评估不同影响类别中的潜在环境影响。本文重点展示全球变暖潜能值（GWP，即气候变化相关排放）和酸化潜能值（AP，反映填料材料对酸化的影响）。其他相关类别包括富营养化、光化学氧化剂排放及臭氧层消耗。

4.评估：基于分析结果提出建议，优化工艺环境表现。

图1：生命周期评估的系统边界，包括材料和能源的供应、连接过程和消耗品的处理

针对电动汽车电池箱体连接工艺，本研究以每米焊缝为功能单位，对比不同焊接方法的环境影响。数据来源包括文献、LCA数据库及部分实测数据。由于焊接工艺数据有限，研究做了以下简化与假设：

例如，填充金属被简化为纯钢或铜线，而不是考虑其复杂的化学成分。因此，填充材料的实际影响可能高于此处假设的水平。对于电力排放，使用了德国的电网混合数据，电阻点焊与激光焊的对比基于每米20个点焊的假设。 

结构材料的排放未被考虑，因为所有焊接工艺都使用相同的结构设计。由于切换焊接技术（如激光焊接因减少法兰宽度而节省材料）引起的二阶效应也没有被考虑。已知二阶材料节约效应比焊接工艺的环境影响更大，应与焊接工艺的选择一起进行优化。关于这些效应的更多信息，可参考本文引用的文献（Brunner-Schwer, J. Lemke, M. Biegler, T. Schmolke, S. Spohr, G. Meschut, L. Eckstein, M. Rethmeier; A life cycle assessment of joining processes in the automotive industry, illustrated by the example of an EV battery case; Laser in Manufacturing Conference, Munich, 2023）。

图2 全钢电动汽车电池箱，标有激光焊和电阻点焊区域

图3：不同焊接工艺的环境影响（左：全球变暖潜能值；右：酸化潜能值，单位：每米焊缝）。

LCA的结果如图3所示，展示了两个影响类别：全球变暖潜力（即CO2 当量 排放）和酸化潜力（即SO2当量排放）。排放的主要驱动因素是电力、压缩空气以及用于激光线和激光钎焊的填充材料（钢或铜丝）和用于RSW粘接的粘合剂。

使用德国电力混合数据，电阻点焊粘接（RSW-粘接）的全球变暖潜能值最低。激光远程焊接因不使用填料，若电力来源转向可再生能源，其减排潜力最大。

激光工艺分析显示，激光系统存在较高的待机能耗（源于激光源、冷却及控制系统），实际运行时的能耗增幅较小。因此，通过优化“激光开启时间”与“待机时间”的比例，可显著提升激光焊接系统的整体能效。

酸化潜能值方面，激光钎焊因铜基填料的开采与提取排放，影响显著高于其他工艺。此外，铜电极帽的磨损也加剧了该类别的环境影响。