清华深研院Nature子刊：退役锂离子电池再利用和回收的路径决策

顶刊收割机 · 公众号 · · 2024-09-29 08:30

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随着全球电动汽车(EV)销量的激增，如何有效管理退役的锂离子电池成为一个紧迫的问题。这些电池如果处理不当，可能会导致环境污染、资源浪费和增加废物管理压力。为了应对这些挑战，科学和工业界提倡对退役电池进行再利用和回收。

在此， 清华大学深圳国际研究生院周光敏，张璇，吴秋伟等人 提出了针对退役电动汽车电池的再利用和回收途径决策策略。作者通过对整个循环周期的经济和环境效益进行分析，证明了该策略的有效性。

其中，作者重点研究了两种主要的正极化学类型，即镍锰钴氧化锂（NMC）和磷酸铁锂（LFP），并考虑了不同的退役 SOHs（70%、80% 和 90%）和不同的再利用方案（ESS、CBS 和 LSV）容量配置。此外，作者评估了三种回收技术（湿法冶金、直接回收和火法冶金回收）对不同 SOH 水平（40%、50%、60%、70%、80% 和 90%）的电池在 EOL 阶段的影响。

图1. 电池循环周期内的经济性能和碳足迹

总之，该工作通过综合考虑经济和环境因素，退役电动汽车电池的再利用和回收路径可以被优化以实现更高的经济效益和环境效益。研究表明，对于磷酸铁锂（LFP）电池，通过在通信基站（CBS）中的再利用结合湿法回收，可以实现利润最大化并减少碳足迹。对于镍钴锰氧化物（NMC）电池，通过在CBS中的再利用结合直接回收，同样可以获得较好的经济和环境效益。

此外，该工作强调了延长电池再利用阶段并推迟回收可以提高经济性能，并减少环境影响。因此，该工作提出的策略为退役电池的可持续管理提供了一个全面的评估框架，有助于推动电池行业的循环经济实践。

图2. 传统和优化途径的评价

Pathway decisions for reuse and recycling of retired lithium-ion batteries considering economic and environmental functions, Nature Communications 2024 DOI: 10.1038/s41467-024-52030-0

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