锂离子电池与镍氢电池、太阳能电池碳足迹比较

二次电池生命周期过程产生的温室气体将加重温室效应,因此必须加强二次电池碳足迹的分析。采用PAS2050研究方法,选择磷酸铁锂电池为代表,比较其与富锂材料生命周期碳足迹的差别;同时,选择相同功能单位计算锂离子电池和镍氢电池、太阳能电池的碳足迹,大小分别为12.7,124,95.8 kg CO2eq,结果表明了锂离子电池具有环境友好性。     

磷酸铁锂电池不同应用场景的生命周期评价

为评估磷酸铁锂(LFP)电池梯次应用的生命周期环境影响,设定直接应用和梯次应用2个应用场景,采用生命周期评价(LCA)方法,对应用场景生命周期各阶段的环境影响及其贡献进行分析.功能单位设定为应用总容量1GWh的LFP电池作为通讯基站(CBS)储能电池,循环寿命为800次.结果表明,2个应用场景的环境影响热点均为储能应用...     

车用锂离子电池组冷却系统传热仿真分析

目的 解决电动汽车锂离子电池组在高温下的安全性和热失控问题.方法 建立锂离子电池组冷却系统的三维分析模型,应用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法 ,结合热传导和热对流理论,对电池组进行仿真分析.结果 锂离子电池组的温度场分布基本相同,呈现出中间低、两侧高的分布特点,且...     

重复再生混凝土性能和环境影响研究

基于生命周期评价方法,考虑混凝土重复再生利用的环境影响分配,对重复再生混凝土的性能和环境影响进行研究,并基于功效系数法优化出混凝土最佳重复再生次数.研究结果表明,再生混凝土的坍落度,强度和电通量随着重复再生循环次数的增加而下降,经3次重复再生后,混凝土28d立方体抗压强度为33.3MPa,满足设计要求,而坍落度和电通量与普通混凝土相比,分别减小和增大了38.9%和85.7%;混凝土材料的生态效率随着混凝土重复再生次数的增加而提高,混凝土材料的GWP、CED和CMR的值均随着混凝土重复再生次数的增加而降低,降低幅度从高到低依次为：CMR > GWP > CED;综合考虑混凝土的坍落度,混凝土抗压强度、电通量、GWP、CED和CMR等6个指标,4种混凝土配合比情景中,混凝土总功效系数从高到低依次为：一次再生混凝土 > 二次再生混凝土 > 三次再生混凝土 > 普通混凝土.     

基于退化轨迹的锂离子电池加速试验研究

针对锂离子电池长寿命、高可靠的特点,提出了使用恒定应力加速退化试验对其进行可靠性评估与寿命预测的方法。首先对锂离子电池进行FMEA分析,得出容量衰减是最常见的失效模式,并以温度作为主要的加速应力。其次,确定锂离子电池的加速退化模型和参数退化轨迹模型,并进行锂离子电池的加速退化试验设计。确定加速应力水平时,在锂离子电池参数退化轨迹的基础上,根据巴特利特检验统计量确定退化机理一致的边界应力。最后,基于伪寿命对锂离子电池的可靠性进行评估。     

船舶混合锂离子电池储能系统功率分配研究

目的提高极端海况下船舶的适航性和动力性。方法针对能量型和功率型锂离子电池不同工作特性,设计半主动式船舶混合锂离子电池储能系统拓扑结构,提出基于模糊控制理论的功率分配策略,并根据锂离子电池荷电状态(StateofCharge,SOC),限制其最大充放电电流。结果提出的控制策略可充分发挥钴酸锂电池的功率特性和磷酸铁锂电池的能量特性,直流母线电压波纹小于2%。结论在极端海况下,船舶混合锂离子电池储能系统可减少磷酸铁锂电池放电循环次数和放电深度,延长磷酸铁锂电池组的使用寿命,平抑脉冲负载扰动,提高船舶电网稳定性。     

中国电动自行车动力铅酸蓄电池生命周期评价

以近年来中国用量增长最快的电动自行车动力铅酸蓄电池为对象,建立了生命周期环境影响评价模型,分析了从原材料生产、电池生产、电池运输、电池使用和废旧铅酸蓄电池及含铅废物回收处理全生命周期的环境影响.研究采用了大量企业调研数据和中国本土LCA数据库,以期反映整个中国铅酸蓄电池产业链的技术工艺和环境管理水平现状.结果表明,原材料生产和电池使用是资源(含能源)消耗的主要阶段,贡献了电池全生命周期绝大部分的环境影响.原材料生产贡献最多的全生命周期环境影响包括非生物资源耗竭(699%)、富营养化(89%)、光化学烟雾(98%)、臭氧层破坏(117%)、人体毒性(159%)和生态毒性(484%).电池使用过程的电耗间接消耗了83%的一次能源,相应地贡献了最多的气候变暖潜值(86%)和酸化潜值(70%).废旧铅酸蓄电池和含铅废物回收再生铅可抵消很大一部分原材料生产造成的环境影响.延长电池寿命,减少电池生产金属用量及提高废旧电池回收处理过程的工艺技术和污染控制水平也是减少铅酸蓄电池生命周期环境影响的关键.     

电动与内燃机汽车的动力系统生命周期环境影响对比分析

以国内某两款同一车型的电动与内燃机汽车的动力系统为研究对象,通过生命周期分析软件GaBi建立生命周期评价(LCA)模型,在清单数据分析的基础上,采用CML2001模型对两种动力系统分别进行了定量的生命周期环境影响评价.评价结果表明,电动汽车动力系统的全生命周期综合环境影响比内燃机汽车动力系统高60.15％,并分别通过回收阶段分析、电能结构分析和敏感性分析对这一结果进行了解释:回收阶段中酸化、富营养化和光化学臭氧合成3种环境影响类型的直接排放大于回收得到的环境效益;电动汽车动力系统的环境影响随着火力发电比例的下降而减小,增大水能、风力和核能发电在电力系统中所占比例能有效降低电动汽车对环境的影响;动力系统重量对电动汽车动力系统的环境排放影响最为敏感,电池充电效率次之,制造阶段能耗的敏感度最小.将动力系统使用阶段的环境影响分配到整车,则电动汽车的生命周期环境影响比内燃机汽车低0.14％,且主要环境影响类型是全球变暖、酸化和富营养化.     

基于PNGV模型的锂离子电池荷电状态估计

目的 提升不同老化情况下的锂离子电池荷电状态(SOC)估计精度。方法 基于PNGV模型(Partnership for a New Generation of Vehicles)，对锂离子电池SOC进行估计。首先通过双线性变换对PNGV模型进行离散化，采用带有遗忘因子的递归最小二乘法(FFRLS)，对电池模型参数进行在线辨识，利用卡尔曼滤波(EKF)算法进行SOC估计，并通过动态工况验证SOC估计精度。结果 以多种误差指标考察不同循环下的试验数据，在不同电池老化状态下具有较好的预测精度。相比基于Thevenin模型的算法，基于PNGV模型的算法可以将SOC平均绝对误差减少约60%，同时也可以将SOC估计最大绝对误差波动范围降低53.8%。结论 本算法引入PNGV模型后，解决了基于Thevenin模型算法误差大、不稳定的问题，提升了动力电池系统在不同老化环境下的适应性。     

失效动力锂离子电池再利用和有用金属回收技术研究

动力锂离子电池以其贮电能力大、充放电速度快等优点被广泛应用在电动汽车上,近年来失效电动汽车动力锂离子电池报废量不断增加,但未得到有效处理回收,造成了巨大的资源浪费和环境污染。失效电池还有80%左右的容量可以使用,可以在场地车或者储能电站进行再利用,以达到材料和电池的最大利用率;同时电池中含有多种有用金属(如Co,Al,Ni,Li等)且相对含量较高,极具回收价值。针对失效动力锂离子电池的再利用和有用金属的各种回收方法进行了评述。     

铅酸蓄电池生命周期评价

铅酸蓄电池是世界上产量最大、用途最广的一种二次电池。铅酸蓄电池生命周期过程中每一个环节都有可能对环境带来不利影响,评估从生产到废弃处理关键过程中对环境的影响,可以为制定有效的管理政策提供科研支撑。目前,尚缺乏针对我国特色的铅酸蓄电池行业全生命周期评价的研究,造成此行业的污染防治无据可依。因此,本研究针对铅酸蓄电池的生命周期进行评价,通过设定研究目的与范围、收集数据与分析清单、获得影响评价和解释结果,研究了铅酸蓄电池对环境的影响,结果表明铅酸蓄电池在生产环节的板栅浇铸过程和废弃处理环节的脱硫过程应属于管理中着重控制的部分。     

车用钛酸锂电池生命周期评价

为评估车用钛酸锂（LTO）电池对能源、环境与资源的影响,构建了包括重制与二次使用阶段在内的车用锂电池全生命周期评价模型,以某款国产纯电动客车用钛酸锂电池包为评价对象,计算得出每kW·h钛酸锂电池全生命周期的总能量消耗（CED）、全球变暖潜值（GWP）和不可再生矿产资源耗竭潜值（ADP（e））分别为2.80×10⁴MJ、1.86×10³kg CO₂eq.以及4.77×10^-3kg Sbeq.其全生命周期CED与GWP主要与两个使用阶段中由电池充放电效率引起的能量损耗相关,生产阶段GWP主要来源于正负极材料、铝制材料和N-甲基吡咯烷酮.基于全生命周期存储-释放每MJ能量的视角,发现二次使用可显著降低电池全生命周期GWP;与已有研究中其他锂电池对比可知LTO电池生产阶段GWP最低.     

Life cycle assessment of lithium-ion batteries for plug-in hybrid electric vehicles – Critical issues

The main aim of the study was to explore how LCA can be used to optimize the design of lithium-ion batteries for plug-in hybrid electric vehicles. Two lithium-ion batteries, both based on lithium iron phosphate, but using different solvents during cell manufacturing, were studied by means of life cycle assessment, LCA. The general conclusions are limited to results showing robustness against variation in critical data. The study showed that it is environmentally preferable to use water as a solvent instead of N-methyl-2-pyrrolidone, NMP, in the slurry for casting the cathode and anode of lithium-ion batteries. Recent years’ improvements in battery technology, especially related to cycle life, have decreased production phase environmental impacts almost to the level of use phase impacts. In the use phase, environmental impacts related to internal battery efficiency are two to six times larger than the impact from losses due to battery weight in plug-in hybrid electric vehicles, assuming 90% internal battery efficiency. Thus, internal battery efficiency is a very important parameter; at least as important as battery weight. Areas, in which data is missing or inadequate and the environmental impact is or may be significant, include: production of binders, production of lithium salts, cell manufacturing and assembly, the relationship between weight of vehicle and vehicle energy consumption, information about internal battery efficiency and recycling of lithium-ion batteries based on lithium iron phosphate.     

退役三元锂电池循环利用系统减碳效率评估及优化分析

随着我国新能源汽车产业的快速发展,大批动力电池进入退役期.针对退役动力电池循环利用现状,识别降本减碳协同效应并开展系统优化分析,成为重要研究课题.本文综合采用生命周期评价和生命周期成本方法,分析了当前我国退役三元锂电池循环利用系统的碳足迹和经济成本.结果表明,1GWh容量的退役三元锂电池循环利用系统碳足迹和生命周期成本分别为-2.33×10⁷kgCO₂eq和-33613.15万元.结合碳足迹和生命周期成本二维指标开展减碳效率评估和情景分析发现,相对于现实系统,汽车生产商主导的优化情景减碳效率较低,提高梯次利用比例的优化情景具有最优减碳效率.通过提高梯次利用比例和采用先进资源化技术均能够显著提升退役三元锂电池循环利用系统的减碳效率.     

废铅酸电池回收制取再生铅合金技术的生命周期评价

废铅酸电池的回收利用已成为铅酸电池行业实现健康持续发展的关键一环.本文采用生命周期评价方法,分析了废铅酸电池回收制取铅合金技术及末端污染控制全过程的环境影响,并与废铅酸电池回收制铅锭再制电池材料和利用原生材料生产电池材料的过程进行了对比研究.结论表明废铅酸电池回收直接制取铅合金过程中铅膏熔炼和合金配制环节在各环境影响指标中的贡献较大(其中全球变暖潜值中占60%和33%,酸化潜值中占33%和54%,人体毒性潜值中占28%和57%),主要为辅助材料及能源动力带来的间接影响;利用原生材料生产电池材料过程的环境影响相对另两个过程更大,归一化的环境影响指标结果中人体毒性潜值、富营养化潜值及酸化潜值最大(分别为2.42×10~(-11)、1.26×10~(-11)和1.08×10~(-11)),其中铅原料生产的贡献比例占绝大部分.废电池回收直接制取再生铅合金与废电池回收制铅锭再制电池材料相比,环境影响表现更优,有利于形成电池生产企业的闭环循环过程,值得应用推广.未来应鼓励以废铅酸电池回收代替相应原生材料生产新电池,同时进一步减少回收过程中使用的资源能源环境影响,以带来更大的环境效益.     

小型废电池填埋焚烧处置的健康风险分析

对废电池采取填埋、焚烧处置所引起的健康风险进行了分析，采用3种模型，分别研究了废电池随城市固体废物一起完全填埋处置，一起完全焚烧处置，一起部分填埋处置和部分焚烧处理时，可能引起的健康风险，由分析可知，镉镍电池焚烧过程将引起不可接受的致癌风险，填埋废电池也会引起重金属非致癌风险，提出在现阶段没有单独收集分类管理的条件下，对于小型废电池应采取填埋焚烧联合处置的办法，但应避免镉镍电池的焚烧，在建立了收集体系后，应该分类进行资源化和无害化管理。     

废旧锂电池的回收与再利用研究

目前废旧电池污染对人类健康及环境造成的危害越来越受到人们的关注.结合目前国内废旧锂电池回收概况及区域废旧锂电池回收的实地调研情况,了解废旧锂电池的回收再利用现状及人们对废旧锂电池的认识,分析锂电池的再利用价值.同时,结合电池品种羔异的特性,设计出针对性强、可行性高的废弃锂池回收体系;通过分析锂电池工作的基本工作原理、使用特性及电池材料组成成分,提出一些延长锂电池使用寿命、增加使用周期的方法.     

废电池的环境污染及资源化价值分析

分析了各类废电池的资源化,安再生利用价值由高到低顺序依次为铅酸蓄电池、镍镉、镍氢电池、普通干电池。电池中含有的主要污染物质包括重金属以及酸、碱等电解质溶液。对环境和人体健康危害较大的废电池类别主要为：（1）含汞电池，指氧化汞电池，部分汞含量较高的锌锰和碱锰干电池；（2）铅酸蓄电池；（3）含镉电池，主要是Ni-Cd电池。废电池中化学物质释放进入环境过程是在电池包壳破损后发生的，或者是电池包壳本身发生浸蚀作用。普通家用干电池中的污染物质大多呈固态，由电池内部迁移到环境中是一种缓慢的过程。文中还分析了废电池污染环境的主要途径、采用各种不同处理、处置方式管理废电池可能引起的环境污染。