新能源電動汽車廢舊電池回收體系的設計

呂召玉，馬洪新

（德州學院汽車工程學院，山東 德州 253023）

新能源電動汽車廢舊電池回收體系的設計

呂召玉，馬洪新

（德州學院汽車工程學院，山東 德州 253023）

隨著國內新能源汽車的銷售量直線上升，合理的處理新能源汽車廢舊動力電池已成為一個急需解決的難題。分析了各種類型動力電池回收具有的經濟效益，圍繞完成廢舊電池回收的梯級利用設計了一種方案。

磷酸鐵鋰電池；梯度回收；能量衰減

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.11.008

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)11-18-02

引言

一塊20克重的手機電池可使1平方公里土地污染五十年左右，那么，一組重以噸計的電動汽車動力電池將會對環(huán)境造成非常嚴重的危害；動力電池是新能源汽車的重要零部件，使用周期一般為五年左右，電池到達使用周期后將成為廢舊電池，從第一批新能源電動汽車下線，隨著時間推移將不斷會有電動汽車退役，因此每年都會有大批量的新能源汽車電池需要更換、淘汰，所以廢舊電池回收具有重要意義。

1、動力電池的回收價值

廢舊動力電池含有的鉛、鎳以及酸堿電解質溶液不僅會對自然環(huán)境造成破壞而且會對人身安全構成威脅，然而廢舊動力電池中又含有大量具有回收價值的金屬如鎳、錳、鋰，其中有色金屬的價格如表1。

廢舊電池的回收具有很好的經濟效益，中國未來動力電池可回收利用金屬總量如表2[1]。

2、以德州寶雅汽車為例完成電池的梯級利用

德州寶雅新能源汽車有限公司(以下簡稱德州寶雅)是山東寶雅新能源汽車股份有限公司以持股100%在德州經濟開發(fā)區(qū)投資建設的電動汽車生產基地。

表1　動力電池中有色金屬的價格

德州寶雅目前在市場所銷售的新能源汽車類型分為乘用車、出口車、商用車，其中乘用車以雅貝、童年、雅樂銷售量居首，出口車以童年為主，商用車主要以雅克為主。童年、雅貝電池類型以膠體免維護鉛酸電池和磷酸鐵鋰電池作為動力電池，雅樂以鉛酸電池作為動力電池。

由于磷酸鐵鋰電池具有較好的安全性和經濟性，廣泛應用于寶雅新能源汽車系列，由于磷酸鐵鋰電池材料不含有貴重金屬，作為材料形式再資源化較低，根據廢舊電池回收企業(yè)、專家和技術人員經驗，采用機械法和濕法回收磷酸鐵鋰電池，當材料回收率按照90%計算時回收處理1t廢舊磷酸鐵鋰電池的成本要高于再生材料的收益，所以通過對動力電池市場的研究，以磷酸鐵鋰電池進行梯級利用價值研究，廢舊電池回收流程如圖1所示。

表2　各類型動力電池中的金屬含量 單位：萬噸

即把德州寶雅新能源汽車的電池從合格出廠到廢舊回收的多級利用分為六個梯級。

圖1　廢舊電池回收流程圖

回收流程：由于德州寶雅集團并不制造新能源動力電池，所以由專業(yè)動力電池生產企業(yè)與德州寶雅合作，以逆向物流的方式對廢舊動力電池進行有效回收。主要流程為將德州寶雅的售后市場進行整合，成立一個全新的售后網點，涵蓋汽車售后以及汽車廢舊動力電池回收。消費者將不能有效利用的動力電池通知寶雅汽車售后的電池回收部門，售后網點對廢舊動力電池進行統(tǒng)一整理后，通知專業(yè)的廢舊動力電池回收企業(yè)進行合理的檢測歸類，再進行梯度利用。另一種途徑為由專門的報廢汽車拆解企業(yè)對報廢汽車進行拆解，對車輛上淘汰的動力電池通知專業(yè)電池回收公司，廢舊動力電池公司通過對電池的安全性以及可利用性進行分類，通知動力電池回收利用資源再生企業(yè)，將可以利用的動力電池合理分配給需要低動力電池的企業(yè)，或銷售給有電池企業(yè)授權的回收網點，回收網點通過檢測不同電池廢舊程度、電量以及可再利用的價值，對電池匹配使用。

3、廢舊電池容量的衰減

由于一個高效的動力電池可以利用的電量達到標準容量的80%-100%[2-3]時，是可以作為新能源動力電池使用，其余的80%的電池能量則通過梯度利用的方式對動力電池分級利用。電池的梯度利用則與電池電量的衰減息息相關[4]，以圖2動力電池容量衰減圖為例，說明廢舊動力電池的有效利用合理分配。

圖2　動力電池容量衰減圖

在有效容量為標準容量的60%-80%時，可以作為儲能電池使用，儲能電池具有很高的可利用價值，不僅可以作為水力發(fā)電、太陽能等清潔能源使用，還可以作為普通的農用機械的儲備電池使用。

在電池的放電末期即30%-60%的電量時作為應急電源使用，因為應急電源電池具有使用時間短，使用頻率低的特點，這個階段的電池能滿足使用性能要求。

所以在對廢舊動力電池拆解前對電池進行多個梯度回收利用，大大提高了動力電池有效生命周期內的經濟價值，可以有效降低動力電池30%-60%成本。

一個企業(yè)的技術創(chuàng)新能力，決定著這個企業(yè)在本行業(yè)中的地位，因此創(chuàng)新是企業(yè)的基礎，對德州寶雅也是如此。合理的進行電池回收與人類賴以生存環(huán)境以及企業(yè)的經濟利益息息相關，電池回收涉及到整個汽車產業(yè)鏈，小企業(yè)和個體戶投資率低，設備簡陋，不能作到對廢舊電池中的有價值資源進行合理、有效回收，且回收效率低，因此健全統(tǒng)一高效，高技術的廢舊電池回收企業(yè)顯得迫在眉睫。德州寶雅在山東省內作為新能源汽車行業(yè)的領跑者，通過整合地方小企業(yè)，和政府合作，發(fā)揮政府的主導作用，積極探索建立高效的廢舊電池回收體系，對整個新能源汽車行業(yè)具有指導意義。

4、總結

通過分析各種類型動力電池的回收價值，依據動力電池的衰減趨勢，明確梯級利用是新能源汽車廢舊電池回收體系的主要方法，提高了動力電池有效生命周期內經濟價值，降低生產成本，增加了企業(yè)經濟效益，有效減少廢舊電池產生的污染。

[1]黎宇科.建立我國新能源汽車動力電池回收利用體系的設想[J].行業(yè),2012,（1）:28-32.

[2]馬武芳.汽車空氣動力學[M].北京：機械工業(yè)出版社,1993.

[3]許洪國.汽車運用工程[M].北京,人民交通出版社,2015.

[4]朱廣燕,動力電池回收利用研究[J].電源技術,2015,(7):1564-1566.

Design of waste battery recovery system of new energy electric vehicle

Lv Zhaoyu, Ma Hongxin
( School of Automotive Engineering, Shandong Dezhou University, Shandong Dezhou 253023 )

With domestic sales of new energy vehicles straight rise,appropriate treatment of waste battery of new energy vehicles has become an urgent problem. Analysis of the different types of battery has the economic recovery around the complete recycling of used batteries cascade utilization devised a scheme.

Lithium iron phosphate Battery; Gradient recycle; Energy attenuation

U462.1

A

1671-7988 (2016)11-18-02

呂召玉，（1993-），男，本科，就讀于德州學院汽車工程學院，方向：車輛工程。馬洪新，（1968-），男，副教授，碩士，就職于德州學院汽車工程系。研究方向：汽車運用工程。