《汽車動力電池回收處理技術分析》開題報告4000字

汽車動力電池回收處理技術分析一、選題依據(jù)和意義（一）選題依據(jù)政策引導隨著我國新能源汽車銷量的增加，動力電池作為新能源汽車的零部件，其數(shù)量也迅速增長。然而當動力電池的容量下降至80％時，電池的續(xù)航能力大幅度降低，將無法滿足電動汽車的使用需求，需要退役，因此對于退役動力電池的回收處理也成為我國面臨的一個主要問題。從環(huán)境角度來看，盡管動力電池中不存在汞、鎘、鉛等毒害性較大的重金屬材料，但其正負極材料及電解質溶液中仍然含有一些金屬材料，例如鈷酸鋰和四氟硼酸鋰等化學物質。這類化學物質不會直接污染環(huán)境，然而若處理不當，例如遇水或暴露在高溫下將產(chǎn)生有毒氣體，不僅會對環(huán)境造成破壞，也會危害我國人民的身體健康。從資源角度來看，一方面，動力電池中含有許多貴價金屬，例如鋰、鈷等金屬，如果退役動力電池直接報廢，那么會直接造成金屬資源的浪費。同時，我國對于該類金屬資源的開采及儲備量并不高，鋰金屬的年產(chǎn)量僅占全球產(chǎn)量的5%左右，95%的鈷金屬都需要依賴進口。因此對動力電池開展回收利用，可以進一步實現(xiàn)金屬資源的循環(huán)利用。另一方面，當動力電池退役時，雖然其性能不再滿足汽車的行駛需求，但此類電池仍然存在64%的能量剩余，可以用于對電池性能要求較低的場景，如通信基站、儲能系統(tǒng)、低速電動交通工具等。因此，不僅需要對動力電池開展回收工作，更需要對其開展梯次利用工作，進一步提高能源使用效率。理論/技術依據(jù)我國新產(chǎn)業(yè)革命的興起，新能源汽車替代傳統(tǒng)的燃油車在技術上逐步走向成熟并實現(xiàn)了商業(yè)化，新能源汽車的相關研究也因之漸行漸豐。由此可以看出新能源汽車主要技術集中在電機及電池兩方面，新能源汽車主要是使用動力電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油系統(tǒng)取消了排氣系統(tǒng)轉而使用電動機驅動。新能源汽車的技術創(chuàng)新的重點在于電池技術突破。在于電池正負極材料、電池電解液、隔膜、電極等相關核心技術的開發(fā)，讓汽車動力電池向強度更高；質量更輕；安全更好；成本更低；壽命更長等方面發(fā)展。（二）選題意義新能源汽車的動力電池有一定的使用年限。動力電池隨著時間推移避免不了產(chǎn)生能量衰減，續(xù)航降低等問題，在電動汽車的動力蓄電池退役后，假如處置不當，隨便丟棄，一方面會帶來環(huán)境污染和安全的隱患，另一方面會造成資源的浪費。我國動力電池回收體系并不完善，回收能力不足，大量電池的集中報廢將對環(huán)境造成新一輪的挑戰(zhàn)，報廢電池的再利用及回收問題值得研究分析?，F(xiàn)在我國使用的驅動核心的新能源電池，由于其材料和工藝的特性，電池達到一定時間就需要進行更換。而且更換的舊電池進行回收利用是非常有必要的，其主要體現(xiàn)在兩個個方面：1.生產(chǎn)成本，市場上動力電池是新能源汽車成本的一半以上，如果電池能進行二次使用將大大降低生產(chǎn)成本；2.環(huán)境污染：新能源汽車動力電池的里面有許多金屬比如鋰、鈷、鎳等，以及一些氟化物、塑料隔膜，如果電池直接廢棄在大自然中，將會造成嚴重污染。因此在我國能源汽車行業(yè)和市場的蓬勃發(fā)展背景下，由此產(chǎn)生的動力電池報廢量亦呈現(xiàn)出逐年升高的趨勢，廢舊動力電池回收再利用的經(jīng)濟效益的評估顯得尤為重要，由此可為再回收提供科學依據(jù)。二、國內(nèi)外研究狀況（一）國內(nèi)研究現(xiàn)狀關景文（2021）研究了動力電池回收的經(jīng)濟價值，在生產(chǎn)者責任延伸制度下，構建了基于動力電池制造商的三種循環(huán)利用模型，并采用博弈論的方法對各個模型中的參與者對其他的影響程度，體現(xiàn)出不同參與者在整個回收循環(huán)利用模型中的重要程度[1]。劉艷龍（2021）以企業(yè)社會責任為評判標準來比較動力電池回收三種模式，結論為企業(yè)社會責任和政府激勵可促進生產(chǎn)商主動承擔廢舊產(chǎn)品回收的責任[2]。何熙途（2021）研究動力回收模式的多屬性決策問題，提出了一種基于二維不確定因素和VIKOR相結合的方法對多屬性決策問題進行最優(yōu)方案的選擇，并用實例驗證了文中提出的組合模型的可行性[3]。劉慧麗（2021）分析了部分電池經(jīng)過簡單維修能滿足被儲能中心再次利用的需要，考慮了廢舊動力電池儲能中心節(jié)點的設計，并用啟發(fā)式算法來實現(xiàn)區(qū)域庫的選址工作[4]。（二）國外研究現(xiàn)狀YoshikiMurakami（2020）等主要針對熱處理過程中的鋰離子平衡問題，對廢舊鋰離子電池進行熱處理后，發(fā)現(xiàn)從廢氣處理設備中回收的粉塵量高于其他元素，電解液中金屬元素轉化為氧化物后會導致耐火材料腐蝕[5]。ThierryM（2020）對磷酸鐵鋰電池的回收量、回收技術、回收效益等方面研究現(xiàn)狀進行了歸納，為未來動力電池回收產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供意見[6]。HeelanJ（2019）等從回收技術角度出發(fā)，設計了一種可以從濕法冶金中提取鋰材料的方法，使整個閉環(huán)回收系統(tǒng)實現(xiàn)經(jīng)濟利益，利于推進廢舊電池回收進程[7]。研究內(nèi)容及思路方法（一）研究內(nèi)容在國家“雙碳”戰(zhàn)略背景下，新能源迎來了蓬勃發(fā)展的良機，但是現(xiàn)階段我國新能源汽車廢舊動力電池回收工藝標準還不完善，因此本文在對國內(nèi)外新能源汽車動力電池回收發(fā)展現(xiàn)狀總結的基礎上，評估了不同動力電池回收產(chǎn)生的主要成本及產(chǎn)生的經(jīng)濟效益進行了估算，成果標明由磷酸鐵鋰材料組成的電池回收主要是依靠物理回收，而三元電池通過濕法回收可取得較高的收益?？傮w來說，伴隨著我國碳排放政策逐漸收緊，新能源汽車迎來飛速發(fā)展，由此產(chǎn)生出大量的電動車報廢和回收情景，不斷擴大的動力電池回收需求將迎來廣闊的遠景。2.重難點內(nèi)容及研究思路（1）根據(jù)本文的研究方向查閱相關文獻，深入了解現(xiàn)在國內(nèi)外新能源汽車行業(yè)政策；（2）對新能源汽車動力電池回收利用因素進行分析，了解動力電池的組分以及回收處理方法及工藝，對比不同種類動力電池正極材料回收方法及回收流程。（3）對本新能源汽車電池回收環(huán)境和經(jīng)濟價值研究分析，得到新能源汽車電池回收利用價值及潛在市場；（4）最后對回收行業(yè)提出愿景。（二）研究方法或技術路線1.理論與實證相結合研究方法。首先需要閱讀大量的文獻，進行文獻綜述，從中能得到對論文所需要的理論的權威定義，嚴密的打下研究范圍界定的基礎。同時，對現(xiàn)有文獻的集中分析，評價了現(xiàn)有文獻的優(yōu)點和缺乏的地方，歸納了相關研究領域存在的主要問題，為文章的后續(xù)研究奠定了基礎。理論與實證研究相結合的方式會保證有效地解決廢舊動力電池回收所存在的問題。2.定性定量分析通過定性分析新能源汽車動力電池的組分及回收方法分析，通過定量分析新能源汽車動力電池回收的環(huán)境和經(jīng)濟價值估算分析。3.案例研究方法通過實際新能源汽車動力電池回收案例，展開汽車動力電池回收處理技術詳細分析。四、預期結果（不少于100字）本選題以信息不對稱理論為基礎/依據(jù)/核心，結合案例分析方法，擬完成四川省二手車市場現(xiàn)狀及對策分析研究。預期得到的具體結果如下：1.本文得出了回收模式模型，可以看出，初期的經(jīng)濟利益主要由生產(chǎn)者和銷售者獲取，中期的銷售利益由多家合作主體獲取，而后期的經(jīng)濟利益主要由高度集成的回收機構獲取。2.本文認為物質回收時,可選取多種工藝相結合，不僅采用高溫提煉方式物質在真空環(huán)境下提煉后通過不同物質磁性大小的區(qū)別進行分揀。分揀后的金屬物質若環(huán)境危害較大則將其重復應用于原本物質生產(chǎn)工作當中，讓有毒金屬進入死循環(huán)。3.通過對四個時期回收行業(yè)發(fā)展的分析，本文得出了以上回收模式模型，可以看出，初期的經(jīng)濟利益主要由生產(chǎn)者和銷售者獲取，中期的銷售利益由多家合作主體獲取，而后期的經(jīng)濟利益主要由高度集成的回收機構獲取。五、進度計劃2022.10.18-2022.11.20，確定選題、下達任務書2022.11.21-2022.12.16，完成汽車動力電池回收處理技術開題報告撰寫及開題答辯2022.12.12-2023.02.26，收集和分析資料，完成汽車動力電池回收處理技術2023.02.27-2023.03.12，中期檢查2023.03.26前，完成論文初稿2023.04.16前，完成論文定稿與查重，審定答辯資格2023.05.12前，畢業(yè)答辯、完成整改六、參考文獻[1]關景文.動力電池回收處理負外部性補償機制研究[D].江西理工大學,2021.[2]劉艷龍.基于演化博弈的動力電池回收策略研究[D].重慶大學,2021.[3]何熙途.基于閉環(huán)供應鏈的動力電池回收決策演化博弈研究[D].江西理工大學,2021.[4]劉慧麗.廢舊新能源動力電池回收體系研究[D].上海第二工業(yè)大學,2020.[5]MurakamiY,MatsuzakiY,MurakamiK,etal.RecoveryRatesofUsedRechargeableLithium-IonBatteryConstituentElementsinHeatTreatment[J].MetallurgicalandMaterialsTransactionsB,2020,51(4).[6]ThierryM,SalomonM,WassenhoveNLV.StrategizeIssuesinProductRecoveryManagement[J].CaliforniaManagementRevieryManagement[J].CaliforniaManagementReview,2020,37(2):114-135.[7]HeelanJ,GratzE?ZhengZ,etal.CurrentandProspectiveLi-IonBatteryRecyclingandRecoveryProcesses[J].JOM,2016,2019,68(10):2632-2638.[8]羅錦程,閆景武.推進廢棄充電寶規(guī)范回收處理的建議[J].資源再生,2022(04):46-47.[9]羅錦程.完善廢動力電池回收處理體系的思考[J].新農(nóng)業(yè),2022(04):83-84.[10]朱弘宇,馮元,王偲丞,肖垚.動力蓄電池逆向供應鏈雙渠道運營分析[J].合作經(jīng)濟與科技,2022(06):96-97.[11]張文英.新能源汽車動力電池的回收處理研究[J].化工管理,2021(27):73-74.DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2021.27.035.[12]張學梅,吳奔奔,明幫來,梁裕鏗.退役動力電池回收再生技術系列標準解讀[J].電池,2022,52(05):569-573.DOI:10.19535/j.1001-1579.2022.05.021.[13]曾詩涵,張繼享,吳燕芳,楊凈,錢慶榮,陳慶華,曾令興.退役動力電池磷酸鐵鋰正極材料的應用現(xiàn)狀和回收利用技術[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟,2022,15(03):28-32.[14]黎華玲,丁志英,梁昌鋮,唐賢文.廢舊磷酸鐵鋰動力電池正極材料回收再生方法分析[J].科技資訊,2021,19(29):69-71.DOI:10.16661/ki.1672-3791.2110-5042-9870.[15]張永祥.退役三元動力電池回收利用方法研究[J].大眾用電,2021,36(04):86-87.[16]李燕玲.淺析汽車動力電池的回收和利用[J].汽車維護與修理,2021(02):70-71.DOI:10.16613/ki.1006-6489.2021.02.033.[17]吳小龍,王晨麟,陳曦,王云生,李曄.廢舊鋰離子電池市場規(guī)模及回收利用技術[J].環(huán)境科學與技術,2020,43(S2):179-183.DOI:10.19672/ki.1003-6504.2020.S2.027.[18]雷蕾,李維,李紅宇,李文斌,張冰.廢舊鋰離子動力電池回收技術及安全風險分析[J].科學技術創(chuàng)新,2020(25):189-190.[19]賈曉峰,馮乾隆,陶志軍,王白俠.動力電池梯次利用場景與回收技術經(jīng)濟性研究[J].汽車工程師,2018(06):14-19.審閱意見：論文選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，能夠達到綜合訓練目標，題目有較高難度，工作量大