隨著全球電動汽車銷量的迅速增長，退役電池的有效管理日益重要。不當處理退役電池可能導(dǎo)致環(huán)境污染、資源浪費、廢物管理壓力增加、能源安全性降低和供應(yīng)鏈風(fēng)險加劇等問題。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，科學(xué)界和工業(yè)界正在積極倡導(dǎo)對退役電池進行再利用和回收。
近日，清華大學(xué)深圳國際研究生院副教授張璇、吳秋偉、周光敏團隊提出了一種針對退役電池的再利用和回收路徑?jīng)Q策方法。該方法明確了應(yīng)根據(jù)退役電池類型和健康狀態(tài)等參數(shù)選擇合適的再利用場景和回收方式，以降低成本并提升能效。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然—通訊》。
團隊重點研究了兩種主要正極材料類型的退役電池——鎳鈷錳和磷酸鐵鋰，分析了退役電池在多種再利用場景和回收技術(shù)中的表現(xiàn)。
該研究指出，對于鎳鈷錳電池，直接回收最為經(jīng)濟；對于磷酸鐵鋰電池，濕法回收最為經(jīng)濟。當鋰鹽價格波動時，回收技術(shù)的經(jīng)濟效益排序也會相應(yīng)變化。此外，對兩種電池而言，直接回收的碳足跡始終最低。因此可以平衡回收者和用戶之間的利益關(guān)系，即回收者希望獲得高健康狀態(tài)的退役電池，而用戶則希望延長電池壽命。
團隊進一步對比評估了不同類型退役電池在生命周期中的經(jīng)濟效益和碳足跡。磷酸鐵鋰電池在整體經(jīng)濟效益上優(yōu)于鎳鈷錳電池，但其碳足跡在首次使用和再利用階段高于鎳鈷錳電池，兩者在再利用階段的碳足跡趨勢也不同。這表明，不同參數(shù)電池在同樣的再利用和回收場景中會得到不同的經(jīng)濟效益和碳足跡，突顯了整體路徑設(shè)計的重要性。
最后，團隊通過對電池全生命周期的多種路徑進行分析，揭示了路徑?jīng)Q策能夠帶來顯著的經(jīng)濟和環(huán)境效益。對于健康狀態(tài)為80%的退役磷酸鐵鋰電池，通過在通信基站場景的再利用和濕法回收，相較于一次使用后濕法回收的傳統(tǒng)路徑，可實現(xiàn)利潤提升58%，碳足跡減少18%。對于健康狀態(tài)為80%的退役鎳鈷錳電池，通過在通信基站場景的再利用和直接回收，可增加19%的利潤，減少18%的碳足跡。
團隊提出的電動汽車退役電池路徑?jīng)Q策方法，為選擇再利用場景和回收技術(shù)提供了可靠的數(shù)據(jù)和模型支撐，打通了經(jīng)濟效益和碳足跡綜合分析的環(huán)路，促進了廢物管理和資源利用，深入貫徹了循環(huán)經(jīng)濟的理念。
相關(guān)論文信息: https://doi.org/10.1038/s41467-024-52030-0
編輯：李華山
