新能源电动汽车废旧电池回收体系的设计

吕召玉，马洪新

（德州学院汽车工程学院，山东 德州 253023）

新能源电动汽车废旧电池回收体系的设计

吕召玉，马洪新

（德州学院汽车工程学院，山东 德州 253023）

随着国内新能源汽车的销售量直线上升，合理的处理新能源汽车废旧动力电池已成为一个急需解决的难题。分析了各种类型动力电池回收具有的经济效益，围绕完成废旧电池回收的梯级利用设计了一种方案。

磷酸铁锂电池；梯度回收；能量衰减

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

一块20克重的手机电池可使1平方公里土地污染五十年左右，那么，一组重以吨计的电动汽车动力电池将会对环境造成非常严重的危害；动力电池是新能源汽车的重要零部件，使用周期一般为五年左右，电池到达使用周期后将成为废旧电池，从第一批新能源电动汽车下线，随着时间推移将不断会有电动汽车退役，因此每年都会有大批量的新能源汽车电池需要更换、淘汰，所以废旧电池回收具有重要意义。

1、动力电池的回收价值

废旧动力电池含有的铅、镍以及酸碱电解质溶液不仅会对自然环境造成破坏而且会对人身安全构成威胁，然而废旧动力电池中又含有大量具有回收价值的金属如镍、锰、锂，其中有色金属的价格如表1。

废旧电池的回收具有很好的经济效益，中国未来动力电池可回收利用金属总量如表2[1]。

2、以德州宝雅汽车为例完成电池的梯级利用

德州宝雅新能源汽车有限公司(以下简称德州宝雅)是山东宝雅新能源汽车股份有限公司以持股100%在德州经济开发区投资建设的电动汽车生产基地。

表1　动力电池中有色金属的价格

德州宝雅目前在市场所销售的新能源汽车类型分为乘用车、出口车、商用车，其中乘用车以雅贝、童年、雅乐销售量居首，出口车以童年为主，商用车主要以雅克为主。童年、雅贝电池类型以胶体免维护铅酸电池和磷酸铁锂电池作为动力电池，雅乐以铅酸电池作为动力电池。

由于磷酸铁锂电池具有较好的安全性和经济性，广泛应用于宝雅新能源汽车系列，由于磷酸铁锂电池材料不含有贵重金属，作为材料形式再资源化较低，根据废旧电池回收企业、专家和技术人员经验，采用机械法和湿法回收磷酸铁锂电池，当材料回收率按照90%计算时回收处理1t废旧磷酸铁锂电池的成本要高于再生材料的收益，所以通过对动力电池市场的研究，以磷酸铁锂电池进行梯级利用价值研究，废旧电池回收流程如图1所示。

表2　各类型动力电池中的金属含量 单位：万吨

即把德州宝雅新能源汽车的电池从合格出厂到废旧回收的多级利用分为六个梯级。

图1　废旧电池回收流程图

回收流程：由于德州宝雅集团并不制造新能源动力电池，所以由专业动力电池生产企业与德州宝雅合作，以逆向物流的方式对废旧动力电池进行有效回收。主要流程为将德州宝雅的售后市场进行整合，成立一个全新的售后网点，涵盖汽车售后以及汽车废旧动力电池回收。消费者将不能有效利用的动力电池通知宝雅汽车售后的电池回收部门，售后网点对废旧动力电池进行统一整理后，通知专业的废旧动力电池回收企业进行合理的检测归类，再进行梯度利用。另一种途径为由专门的报废汽车拆解企业对报废汽车进行拆解，对车辆上淘汰的动力电池通知专业电池回收公司，废旧动力电池公司通过对电池的安全性以及可利用性进行分类，通知动力电池回收利用资源再生企业，将可以利用的动力电池合理分配给需要低动力电池的企业，或销售给有电池企业授权的回收网点，回收网点通过检测不同电池废旧程度、电量以及可再利用的价值，对电池匹配使用。

3、废旧电池容量的衰减

由于一个高效的动力电池可以利用的电量达到标准容量的80%-100%[2-3]时，是可以作为新能源动力电池使用，其余的80%的电池能量则通过梯度利用的方式对动力电池分级利用。电池的梯度利用则与电池电量的衰减息息相关[4]，以图2动力电池容量衰减图为例，说明废旧动力电池的有效利用合理分配。

图2　动力电池容量衰减图

在有效容量为标准容量的60%-80%时，可以作为储能电池使用，储能电池具有很高的可利用价值，不仅可以作为水力发电、太阳能等清洁能源使用，还可以作为普通的农用机械的储备电池使用。

在电池的放电末期即30%-60%的电量时作为应急电源使用，因为应急电源电池具有使用时间短，使用频率低的特点，这个阶段的电池能满足使用性能要求。

所以在对废旧动力电池拆解前对电池进行多个梯度回收利用，大大提高了动力电池有效生命周期内的经济价值，可以有效降低动力电池30%-60%成本。

一个企业的技术创新能力，决定着这个企业在本行业中的地位，因此创新是企业的基础，对德州宝雅也是如此。合理的进行电池回收与人类赖以生存环境以及企业的经济利益息息相关，电池回收涉及到整个汽车产业链，小企业和个体户投资率低，设备简陋，不能作到对废旧电池中的有价值资源进行合理、有效回收，且回收效率低，因此健全统一高效，高技术的废旧电池回收企业显得迫在眉睫。德州宝雅在山东省内作为新能源汽车行业的领跑者，通过整合地方小企业，和政府合作，发挥政府的主导作用，积极探索建立高效的废旧电池回收体系，对整个新能源汽车行业具有指导意义。

4、总结

通过分析各种类型动力电池的回收价值，依据动力电池的衰减趋势，明确梯级利用是新能源汽车废旧电池回收体系的主要方法，提高了动力电池有效生命周期内经济价值，降低生产成本，增加了企业经济效益，有效减少废旧电池产生的污染。

[1]黎宇科.建立我国新能源汽车动力电池回收利用体系的设想[J].行业,2012,（1）:28-32.

[2]马武芳.汽车空气动力学[M].北京：机械工业出版社,1993.

[3]许洪国.汽车运用工程[M].北京,人民交通出版社,2015.

[4]朱广燕,动力电池回收利用研究[J].电源技术,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

吕召玉，（1993-），男，本科，就读于德州学院汽车工程学院，方向：车辆工程。马洪新，（1968-），男，副教授，硕士，就职于德州学院汽车工程系。研究方向：汽车运用工程。