锂离子电池生态环境论文

摘要：锂离子动力电池的回收利用是新能源汽车发展过程中无法回避的问题。本文简单分析了目前退役锂离子电池回收利用的处理方式，同时回顾了国内外锂离子电池回收利用的现状，提出了中国锂离子电池回收产业将会呈现以电池生产商、行业联盟和专业第三方回收公司为主流的商业模式。下面小编整理了一些《锂离子电池生态环境论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

锂离子电池生态环境论文 篇1：

动力锂电正极材料市场展望

新能源汽车产业已经成为国家战略性新兴产业，被给予支撑未来经济发展和实现汽车产业转型升级的厚望。锂离子电池是当前商业化动力电池中能量密度最高的电化学体系，因此锂离子电池成为目前新能源汽车用动力电池的主流。锂离子电池具有较长的循环寿命及使用寿命，安全性也在不断改善，同时锂离子电池已处于大规模生产阶段，成本不断下降。锂离子电池的核心材料是正极材料，直接影响着其安全性、循环寿命和成本等。

全球锂离子电池产业经过多年的发展，已经形成了中、日、韩三分天下的市场供给格局。中、日、韩基本垄断了全球锂离子电池的供应，而中国锂离子电池出货量占全球出货量的50%以上。由于中国新能源汽车行业的蓬勃发展，使得中国动力锂离子电池正极材料市场迎来了前所未有的发展机遇。

一、全球及中国新能源汽车行业现状

根据国际能源署（International Energy Agency，AIE）发布的《Global EV outlook 2016》统计，截至2015年底，全球新能源汽车保有量达到125.69万辆，同比增长77.84%。而根据EV sale统计，2016年全球新能源汽车销量达到81.7万辆。中国已经成为全球最大的新能源汽车产销国，保有量和产销量都超过了全球市场占比的50%。从车型来看，2016年1-11月全球新能源乘用车的畅销车型第1名为日产聆风（46 805辆）、第2名为特斯拉Model S（43 347辆），第3名是比亚迪-唐（29 895辆）。此外中国的比亚迪-秦、北汽E系列也进入了全球新能源乘用车销量前10位，在全球新能源乘用车销量前10中，来自中国的车型占据了4席。如果按企业统计，2016年前11个月，拥有多款畅销车型的比亚迪乘用车市场占有率最高（14%），是全球新能源车企销量冠军，其余企业市场占有率排名依次为特斯拉、宝马、日产、北汽。综合来看，中国有3家企业进入了全球新能源汽车乘用车销量前10名行列，分别是比亚迪、北汽和众泰。

中国汽车工业协会数据显示，2016年我国新能源汽车生产51.7万辆，销售50.7万辆，比上年同期分别增长51.7%和53%。其中纯电动汽车产、销分别完成41.7万辆和40.9万辆，比上年同期分别增长63.9%和65.1%；插电式混合动力汽车产、销分别完成9.9万辆和9.8万辆，比上年同期分别增长15.7%和17.1%。新能源乘用车中，纯电动乘用车产、销分别完成26.3万辆和25.7万辆，比上年同期分别增长73.1%和75.1%；插电式混合动力乘用车产、销分别完成8.1万辆和7.9万辆，比上年同期分别增长29.9%和30.9%。图1列出了全球及中国新能源汽车2011-2016年的销量，可以看出，中国已经成为全球最令人瞩目的新能源汽车发展迅猛的国家。

中国新能源汽车的快速发展首先得益于我国政府的大力支持，2013-2015年，我国相继出台了一系列新能源汽车补贴及支持政策和新能源汽车产业的综合性扶持政策，包括刺激需求、强制供给、鼓励使用3方面，从供给端和需求端共同发力，长短政策相结合，扶优抑劣。

2016年，我國加大了在行业监管、基础设施和宏观整合方面的政策力度，进一步规范并引导行业健康有序的发展。2016年，我国政府在稳定实施新能源补贴政策的基础上，进一步推出了《新能源汽车碳配额管理办法（征求意见稿）》和《企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理暂行办法（征求意见稿）》，从供给侧进行管理，确定了燃油汽车产业反哺新能源汽车产业的总体思路，建立起新能源汽车发展的长效激励机制。同时，为了净化产业生态环境，扶优扶强，工业信息化部（以下简称“工信部”）在2016年推出《汽车动力电池行业规范条件（征求意见稿）》，对锂离子动力电池单体企业产能要求提高了40倍（要求为8GWh），大大提升了动力锂离子电池的准入门槛，为我国优质动力锂电企业提升国际竞争力打下坚实的基础。同时，由于供给侧的改革，使得真正满足市场需求的乘用车发展加速。

2017年4月6日，工信部发布了《汽车产业中长期发展规划》，明确提出到2020年我国新能源汽车年产量将达到200万辆，以及到2025年我国新能源汽车销量占总销量的比例达到20%以上的发展目标。国内新能源汽车产业的快速发展，造就了锂离子电池巨大的市场需求，锂离子电池行业正在成为新的风口，为此，动力锂离子电池生产企业全力以赴加速扩产步伐。

在新的补贴政策中，明确提出了对于能量密度和技术门槛要求，新能源汽车轻量化、智能化的技术发展趋势结合更长续航里程的要求，车用动力锂电逐渐转向采用多元材料体系以响应能量密度不断提升的要求。多元材料尤其是高镍多元材料将成为未来车用动力电池的主流正极材料体系。

二、动力锂电及正极材料市场情况

过去5年，全球锂电行业保持了24%的复合增长率，2016年锂电出货量达到118.7GWh，其中xEV用锂离子电池达46.8GWh，同比增长超过30%（见图2）。2016年IT用锂离子电池占比约为57%，xEV用锂离子电池占比约为39%，ESS用锂离子电池占比约为4%。从锂离子电池市场趋势来看，未来主要的出货量增长点在xEV和ESS。

据台湾工研院IEK统计，2012-2015年，锂离子电池正极材料行业保持了32%的复合增长率，2016年正极材料出货量达到21.3万t（图3）。多元材料（NMC+NCA）已经成为市场占比最大的正极材料。近两年LFP得益于车用市场（中国商用车）的快速发展，增长速度也较快。随着技术不断成熟，乘用车比例不断上升，后续多元材料将获得较大的增长幅度。

2016年中国动力锂电出货量约为30GWh，占比最大的仍然是LFP体系电池，其中NCM体系电池占比约为43%，其中NCM333所占的比例最高，约为61%，而NCM523为34%，NCM622逐步得到推广应用，占比5%，NCM811和NCA基本处于产品推广期，无实际销量（图4）。

三、动力锂电正极材料技术发展趋势

早期在车用动力电池应用体系上主要是锰酸锂和磷酸铁锂。锰酸锂结构稳定，安全性较好，但是能量密度低、高温循环稳定性和存储性能较差，因此在动力电池应用上受到一定程度的限制。磷酸铁锂安全性和循环性能相对优异，但磷酸铁锂也存在诸多固有的性能问题，能量密度低、高低温性能、充放电特性均存在较大差距。三元材料能量密度高 ，循环性能优异。多元材料镍（Ni）钴（Co）锰（Mn）酸锂（NCM）和镍钴铝（Al）酸锂（NCA）随着Ni、Co、Mn（Al）3种元素比例的变化显示出不同的性能，很大程度上综合了各种正极材料的优点，具有能量密度高、循环寿命长、倍率特性好和安全性能高等特点，是车用动力锂离子电池正极材料的有力竞争者

分析中、日、美各国动力电池技术规划可以发现，能量密度、成本、循环寿命是动力电池主要评价指标。对比各国数据：2015年，各国的能量密度要求基本一致，美国对成本要求最高；2020年，中国对能量密度和寿命要求最高，美国对成本要求最高。这与各国的能源价格、低碳环保诉求和锂离子电池技术发展水平密切相关。

从德国政府制定的国家电驱动平台计划（NPE）情况来看，目前车用动力锂离子电池最大的短板在于能量密度和充电电流。也就是说如何解决终端用户的续航里程焦虑及快速充电问题仍是动力锂离子电池的主要思考方向。

德国大众汽车的技术专家认为，未来动力锂离子电池提升能量密度的主要方案在于正负极材料的选择，随着能量密度的不断提升，正极材料从三元材料（NCM111）逐步向高镍三元材料（NCM811）过渡，最后发展为富锂材料，而负极材料选择上逐渐引入硅碳负极。

国际动力锂离子电池行业和欧美车企对于正极材料体系的选择基本一致，主要选择方向是多元材料。日本和韩国的动力锂离子电池技术主要采用镍钴锰酸锂或镍钴铝多元材料体系，如Panasonic、AESC（Nissan和NEC合资）、PEVE（丰田和松下合资）、日立VE、NEC、三星以及LG等均采用上述正极材料体系。德国等欧洲国家主要采取与其他国家电池公司合作的方式发展电动汽车，如特斯拉与松下签约、德国大众与日本松下、韩国SDI协议合作等，选用电池体系与日韩相同。

由于更长续航里程的要求，中国也逐渐转向采用更高能量密度的多元材料体系锂离子电池。国内2大主要磷酸铁锂离子电池厂商——比亚迪和国轩高科都已明确在乘用车上开始使用NCM，以响应能量密度提升的要求。

多元材料体系中，随着镍含量提高，能量密度不断提升。目前技术相对成熟的是常规的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（简称“NCM111”），材料的比容量达到158mAh/g。但由于该材料的Co含量占过渡金属（Ni-Co-Mn）总量的33%，Ni+Co总量占比达到67%，材料的成本相对较高，而且由于3M的专利垄断进一步增加了专利使用成本，因此动力锂电企业为了降低成本和规避专利问题、同时为了寻求更高能量密度的材料，逐漸转向了LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（简称“N C M 5 2 3”），甚至是LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（简称“NCM622”）和L i N i0.80C o0.15A l0.05O2（简称“NCA”）。

目前国内外一些汽车企业及主流的动力电池厂商如日本的松下、AESC、Nissan及韩国LGC、SKI、Samsung、都把材料选择重点放在了高镍含量的多元材料NCM和NCA上面。与NCM111、NCM523相比，Ni、Co、Mn含量分别为60%、20%、20%的高镍多元材料NCM622能量密度优势明显，电池能量密度可以达到200Wh/kg以上，更高镍含量的多元材料如LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（简称“NCM811”）、NCA能量密度更高，随着能量密度要求的不断提升，动力型高镍多元材料NCM622和NCA将成为电动汽车用锂离子电池的首选正极材料。

四、动力锂电正极材料市场展望

世界大部分国家对新能源汽车设定了规划目标，预计到2020年全球新能源车销量累计将超过1 800万辆，其中我国的目标数量最大（见表1）。近 3年来，中国的新能源汽车产量出现了成倍的爆发式增长，目前中国已经成为新能源汽车最大生产国。由于中国新能源汽车产业的快速发展，动力电池的需求也出现暴涨，导致在2015年中国出现动力锂离子电池产能不足的状况，各家动力电池企业迅速扩充产能。2015年中国国内动力电池的产能约为20GWh，2016年超过60GWh。新能源汽车的爆发性增长带来了整体锂电行业的持续高速发展，预计2018年锂电总需求量将达到130GWh。2018年全球锂电正极材料预计将超过30万t。其中三元材料将快速发展，年均复合增长率达到30%以上。未来NCM和NCA将成为车用正极材料主流，预计2018年三元材料使用量占车用材料的80%左右。

中国正极材料行业在全球动力锂电发展过程中备受关注，一方面是部分中国锂电正极材料生产商在过去数年与国际锂电厂商磨合过程中技术水平不断提升，已逐渐接近国际正极材料同行，中国动力电池的产业化发展已经具备了国产化动力电池材料的支持；另一方面中国新能源汽车及动力锂电发展获得了举世瞩目的成就，一旦市场需求增大，必将进一步推动中国锂电正极材料产业的加速发展。

中国锂电正极材料产业在爆发式增长过程中形成的中低端过剩产能仍将给产业发展带来材料价格过度竞争的压力，而钴、锂资源的进口占比偏大也带来成本波动的风险，锂电正极材料行业将逐渐变成资金密集型要求的行业。由于动力锂电的高安全性、长寿命要求使得下游车企、动力电池企业倾向于与技术实力雄厚的大材料厂商稳定合作，共同开发新产品，这也在某种意义上加速了材料行业的整合。技术和资金的双重门槛要求使得未来动力锂电正极材料行业的发展将更趋于强强联合、优中取优！

作者：朱素冰

锂离子电池生态环境论文 篇2：

新能源汽车废旧动力电池回收浅析

摘 要：锂离子动力电池的回收利用是新能源汽车发展过程中无法回避的问题。本文简单分析了目前退役锂离子电池回收利用的处理方式，同时回顾了国内外锂离子电池回收利用的现状，提出了中国锂离子电池回收产业将会呈现以电池生产商、行业联盟和专业第三方回收公司为主流的商业模式。

关键词：锂离子电池 回收 环保

Analysis on the Recycling of Waste Power Batteries of New Energy Vehicles

Wang Jianhai Lian Xin Song Rui

Key words：Lithium-ion battery， recycling， environmental protection

1 前言

能源是社會发展的重要推动力，人类社会的进化史可以归结为能源的发展史。能源变革促进社会生产力的飞跃，传统化石燃料大大加快了人类社会步入工业化的进程，创造了巨大的社会财富。但与此同时，能源过度消耗导致的能源危机以及传统化石燃料在能源消耗过程中产生了一系列生态问题（如温室效应、大气污染、酸雨等）[1]。在日益增长的能源需求下，如何保证能源的持续供给且不再加重生态系统的负担是一个亟待解决的问题，这也是后石油时代全球面临的共同问题。为了维持社会的繁荣及可持续发展，开发新型清洁、绿色、可再生的替代能源成为人们的必然选择，同时新能源革命也是解决空气污染、能源危机及全球气候变暖的必经之路。

目前，人们主要关注于自然能源（如太阳能、风能、潮汐能等）的使用及利用率，即通过一定的技术手段对此类型能源加以开发利用，在用电低谷期完成高效存储，并在用电高峰期进行供电补偿，以此来缓解传统化石燃料带来的环境污染等问题。但自然能源因自身的局限性（如间歇性、不稳定及分布不均等）并未得到有效利用，高效的能量储存系统是充分利用自然能源的必要条件。而目前，世界上绝大比例的能量（约98%）仍是依靠水力蓄能的方式进行存储，根据水力蓄能的效率，将1立方的水提升1米的高度仅能得到约3Wh的能量[2]。考虑到能量存储系统的成本、适应性、易用性等因素，开发出一种高效的能量储存系统是实现清洁能源稳定、可靠使用的关键。

电池是一种将化学能与电能相互转换的装置，在现有的能量储存系统中占有极其重要的地位。作为电化学储能的典型代表，锂离子电池因能量密度高、循环寿命长、环境适应性强等优点在能力储存领域中扮演着重要角色。自1991年索尼公司推出商品化的锂离子电池后，锂离子电池凭借其高能量密度、便携性等突出优势迅速渗透于我们的日常生活中。近年来，在绿色清洁能源的需求驱动下，锂离子电池从最初作为3C电子产品电源向更多能量存储领域延伸，如新能源汽车、大型储能电站等。在全球新能源汽车战略的实施驱动下，新能源汽车（纯电动汽车、插电式混合动力汽车）市场保有量由2016年的200万辆上升至2017年的300万辆，并仍以较高的速度增长。预计到2025年，全球新能源汽车的保有量将达2000万辆左右[3-5]。如此大的新能源汽车市场意味着巨大的锂离子电池市场规模，与此同时，当大量锂离子电池寿命终止时，如何有效地处置退役电池也是我们必须要考虑的一个问题。如果随意地丢弃或者进行简单的填埋处理，将会再次对生态环境造成严重的伤害，同时也是对资源的巨大浪费。这是因为废弃的锂离子电池中含有钴、镍、锰和含氟化合物以及有机溶剂等会给环境造成严重污染，其中钴元素广泛应用于军事及工业中，具有极其重要的战略地位。巨大的钴源消耗量也导致钴价的飞涨，同时，作为锂离子电池生产中的基本元素—锂，锂源（以Li2CO3为例）的价格在过去的十年中也涨了近三倍[6]。

废旧电池中锂的含量约为2—7wt%，远远高于锂矿中的含锂量，据相关研究预算，从28t废旧电池中即可提取1t的锂，而如果从锂矿中提取1t锂则至少需要250t的锂矿[2]。同样地，废旧电池中也含有大量的贵金属，通过对废旧退役电池进行批量回收处理，不仅可以缓解其对生态环境造成的压力，更是具有相当可观的经济效益。按照全球推进新能源汽车的进程，规模化退役高潮即将来临，就新能源汽车而言，锂离子动力电池的寿命约为5—8年，按照目前回收的综合效益计算，锂离子电池回收价值为0.3元/瓦时，预计2020年理论报废量将达到37GWh，其回收市场规模将达百亿元级别。作为构筑产业链闭环的关键，锂离子电池回收兼具环保性和经济性，具有巨大的发展空间。

2 退役锂离子电池处理方法

目前，针对废旧动力锂离子电池的处理方式主要有三种：重新制造、重新利用、回收[7]。重新制造与重新利用是从延长电池的使用期限、尽可能的扩大锂离子电池的使用范围来实现经济，而回收则是直接进行元素回收来实现经济性，进而实现整个产业链的闭环。

重新制造是指对应用于电动汽车中的动力电池包中少数性能不达标的单体或模组进行替换，使重组后的电池包满足车用电池包所规定的SOC、SOH、功率、能量、循环寿命等指标，继续布署于原始应用中。根据美国高级电池协会（USABC）的规定，当电池模块或电池包的功率小于其原始额定值的80%时，将不再满足电动汽车的使用要求。然而，在对电池组的实际检查过程中发现电池包失效往往是由于内部的少数单体或者模组出现了问题，大部分的电池模组还处于正常状态，只需要对失效的模组或单体进行更换就能继续发挥其价值。据相关成本效益分析，相比于更换全新的电池包，采用重新制造的电池包约节省40%的成本[8]。但重新制造对电池包的质量及指标要求十分严格，同时需要先进的诊断技术做保障。

重新利用，又名梯次利用，是指动力电池不再满足电动汽车的使用规定时，转向对电池包性能要求不高的领域（如备用电源、储能电站等）继续发挥电池包的剩余价值，以实现价值的最大化。同样地，重新利用也会涉及到电池的检测诊断、电池包的拆解重组和系统集成以及构建新的电池管理系统（BMS）。但目前由于各制造商采用不同规格的单体及模组、不同的pack技术甚至不兼容、不开放的电池管理系统，都对电池重新利用中的分级与重组整合造成很大的阻碍。因此，高效的自动化拆解、模组的快速筛选分级、先进的BMS管理系统是重新利用的关键技术。总结全球各国在动力电池重新利用的经验，建立一套可溯源的大数据平台可有效推进电池的重新利用，该大数据平台应包括：（1）电芯研发生产数据库，（2）电池包研发生产数据库，（3）电池包车载运行监控数据库。通过这三个数据库实现对电芯来料、生产、pack技术、以及运行状态等全方位监控。目前，动力电池生产制造商和整车厂商在信息获取方面具有“先天优势”，同时具备渠道优势，能够以较低成本促进动力电池的快速流转。

回收，是指采取一定的方式对退役失效电池中的有价值元素重新富集，同时对有害物质进行处理的过程。不同于重新制造和重新利用，回收对待处理的动力电池的性能参数以及成组方式无任何特殊要求。作为动力电池最终的处理手段，回收利用主要包括两个过程：（1）退役电池的预处理，包括分类、剩余电量放电及拆解、粉碎，其中放电主要是将废旧电池放置于氯化钠溶液中进行;（2）后续处理，包括回收拆解后各类废料中的高价值组分，开展电池材料的修复或再造。目前，主要的回收方法包括：干法回收工艺、湿法回收工艺、生物回收工艺等，其中干法回收与湿法回收是目前企业主流的回收工艺。但由于当前市场上锂离子动力电池的体系的多样性，就正极材料而言，主要有钴酸锂系列（Li2CO3）、磷酸铁锂系列（LiFePO4）、锰酸锂系列（LiMn2O4）、三元材料系列（LiNixMnyCozO2，LiNixCoyAlzO2，其中x+y+z=1）。不同的電池组分以及pack方式均对电池的回收造成一定的阻碍，且随着目前锂离子电池逐步转向高镍低钴的工艺，甚至是无钴的电池体系，对现有的以钴元素回收为主的商业模式提出了很大的挑战，后续仍然需要改善回收工艺，实现对电池材料的全面回收以挖掘更多的利润。以上三种对退役锂离子电池的回收处理方案，从价值最大化的角度来看，针对规模化的退役锂离子电池，首先进行重新制造或者重新利用，最后再进入回收阶段是最为理想的解决方案[9]-[10];但从整个生态系统循环的角度来看，回收可以使有价值的元素迅速返回价值链进行再生产，可以缓解对现有资源的开发压力。

3 国内外回收退役锂离子电池现状

3.1 国外发展现状

国外发达国家在动力电池回收利用方面，主要有以下几个模式：

（1）日本。早在电动汽车推广之前，日本就前瞻性地布局了动力电池的回收利用。在2000年，就建立了“动力电池生产—销售—回收—再生处理”回收体系，并明确电池生产企业为回收主体，通过汽车经销商、加油站、零售商等主要渠道进行废旧电池回收。在2018年，以丰田、本田等多家汽车厂商以联盟的形式共同推进电动汽车用退役动力电池的回收，该模式是由汽车拆卸网点将退役电池拆解出来，就近转到回收利用工厂进行回收处理，汽车生产厂商对回收利用企业进行一定的补贴。

（2）美国。美国向来重视环境管理方面的工作，针对废旧退役电池的流通环节有着严格的技术规范，同时实行生产者责任延伸制度和押金制度。如在动力电池出售时以附加环境费的方式对消费者收取一定的费用，作为动力电池回收利用资金的支持，同时在动力电池企业卖出提纯的回收原材料时给予一定的价格保障，保证电池回收企业的利润，由此促进电池回收利用的发展。

（3）欧盟。欧盟国家从2008年开始强制推行退役动力电池回收，并指明由电池生产产商承担回收费用。德国在电池回收利用方面做的最为成熟，目前已经建立了完善的回收利用体系的法律制度，对电池生产商和经销商采取严格地登记，同时规定经销商配合生产企业进行退役电池回收，消费者也具有提交退役电池至指定回收商的法定义务。

3.2 国内发展现状

目前，国内参与锂电退役电池回收的企业众多，不仅包括电池产业链的上游原材料生产企业，也包括产业链的中游电池制造企业以及独立的第三方回收公司，但主要的回收模式有三种：一是以动力电池生产商为主的回收模式，典型代表为宁德时代。宁德时代作为锂离子动力电池生产的龙头企业，通过收购邦普集团股份，形成了“生产-销售-回收—生产”的循环模式，邦普在电池回收领域一直处于国内领先水平，其自主研发的模组、单体拆解装备30000套，年处理废旧电池总量超20000吨，回收规模及资源循环产能已跃居亚洲首位，其“逆向产品定位设计”技术解决了回收领域“废料还原”的难题，同时也掌握了与原料对接的“定向循环”核心技术。二是汽车生产商以联盟的形式自建回收体系，用以回收旗下所售的退役动力电池，典型代表为北汽新能源。北汽新能源的“擎天柱计划”则专注于退役电池的梯次利用，实现新能源汽车、动力电池、光伏发电储能等深度融合，进而实现动力电池价值的最大化利用。三是由专业的第三方回收企业进行回收，典型代表为天奇股份。其通过控股深圳乾泰能源再生技术有限公司和完成对金泰阁的收购，掌握动力电池拆解回收的核心技术，同时与国内新能源汽车企业稳定合作，大举进入锂电回收领域，布局新能源汽车动力电池回收。

4 总结

借鉴海外发达国家（如日本、美国、欧盟等）在废旧锂离子电池回收利用发展可以发现，未来锂电回收产业会呈现以电池生产商、行业联盟和专业第三方为主流的商业模式。同时，健全的法律法规和完善的回收体系是电池回收利用的关键，利用法律的强制性约束动力电池产业链上的各相关主体，充分实施生产者承担主要责任、相关主体配合回收的模式，同时在关键环节方面辅以政策支持与补贴。

参考文献：

[1]Zhang X.，Li L.，Fan E. et al. Toward sustainable and systematic recycling of spent rechargeable batteries[J]. Chemical Society Reviews，2018，47（19）：7239-7302.

[2]Larcher D.，Tarascon J.M. Towards greener and more sustainable batteries for electrical energy storage[J]. Nat Chem. 2015;7（1）：19-29.

[3]International Energy Agency，Global EV Outlook 2017，http：//www.iea.org/publications/freepublications/publication/global-ev-outlook-2017.html，accessed Jan 2020，2018.

[4]Global Plug-in Vehicle Sales for 2017-Final Results， http：// www.ev-volumes.com/ country/ total-world-plug-in-vehicle-volumes/，accessed Feb 10，2018.

[5]Zeng X. L.，Li J. H.，Singh N.，Recycling of spent lithium-ion battery：a critical review[J]，Crit. Rev. Environ. Sci. Technol.，2014，44，1129-1165.

[6]Shanghai Metals Market New Energy Division Home Page，https：//price.metal.com/prices/new-energy，accessed June 1，2018.

[7]Chen M. Y.，Arsenault R.，Wang Y. et al. Recycling End-of-Life Electric Vehicle Lithium-Ion Batteries[J]，Joule，2019，3（11），2622-2646.

[8]Foster，M.，Isely，P.，Hasan，M.M.et al. Feasibility assessment of remanufacturing，repurposing，and recycling of end of vehicle application lithium-ion batteries[J]. J. Ind. Eng. Manag.2014，7，698-715.

[9]Bocken，N.M.P.，de Pauw，I.，Bakker，C.，et al. Product design and business model strategies for a circular economy[J] J. Ind. Prod. Eng.，2016，33，308-320.

[10]Olsson，L.，Fallahi，S.，Schnurr，M. et al. Circle business models for extended EV battery life[J]，Btteries，2018，4，57.

本文受“廣东省重点领域研发计划”资金资助，项目号：2020B090919004”，资金英文名称为“Key-Area Research and Development Program of Guangdong Province”

作者：王建海　连鑫　宋瑞

锂离子电池生态环境论文 篇3：

浅谈安全防控技术在动力锂电池产业中的应用

摘要：动力锂电池是一种用含有锂金属或锂合金为负极材料的电池。通常来说，锂金属电池是不可以充电的，锂离子电池因为不含有金属态的锂是可以充电的。生活中，我们常见到电动车，电动汽车都用到了动力锂电池，而最近几年，因为动力锂电池爆炸造成的事故经常发生，而且动力锂电池在生产过程中也存在一定的危险性，因此，我们不仅要在日常生活中安全使用动力锂电池，更要在动力锂电池生产中做到安全防护。根据于此，本文通过对动力锂电池的系统论述找出引起动力锂电池发生危险的原因，并提出解决措施以提高动力锂电池的安全系数，并更好地促进动力锂电池产业的良性发展。

關键词：动力锂电池;安全防控技术

在当前新闻中，锂电池起火或爆炸的事件经常发生，因此，锂电池的安全性也受到了人们的关注和质疑。锂电池在能量供给的时候本身就会产生一定的热量补充，再由于锂电池内部是由多个单级电芯组成的，而在充电过程也会使电池温度过高，像这样的持续性的热量输入就会使得锂电池温度变高。当电池的温度一直持续在升高的状态中，因此，在进行充电的过程中会使大量的热能都聚集在一个小小的锂电池箱中，这就超过了锂电池本身所能承受的温度和极限，因此，就会造成锂离子电池因过热而导致的起火或者爆炸。

一、造成动力锂电池起火或爆炸的分析

（一）猛烈的碰撞

使用动力锂电池的电动车或电动汽车在发生碰撞的同时，由于强大的外力冲击会影响到锂离子电池。这种碰撞会让锂离子电池的箱体发生破损、变形等，这就会导致电池内部的配件被破坏，电池的隔膜发生破损会使电池内部发生短路使容易燃烧的物质泄露出来。而严重的碰撞会直接破坏到电池本体，造成动力锂电池的正负两极，直接发生短路使热量极速凝聚，从而发生爆炸的可能性，严重的破坏动力锂电池的正常使用，并给人身造成威胁。

（二）错误的使用方式

错误的使用方式也会引起锂离子电池发生自燃或爆炸的现象，这是因为在充电的过程中出现会有过度充电、过度放电和短路的现象。在这三点中，过度放电对动力锂电池的危害较小，它会间接性的造成电池的使用寿命增加动力锂电池发生危险的几率。在这三者中，过度的进行充电是造成动力锂电池发生危险的最重要的原因。这是因为在过度充电中，会使大量的锂进入使锂枝晶在阳极表面快速生长，从而导致阴极部分的结构因为温度过热和氧气的释放而被破坏掉。而氧气的快速释放会导致电池内部电解质的分解，从而在电池内部产生大量的气体聚集。内部气体的集聚使电池内部压力增强导致电池内的排气阀门打开并排出气体，而电池中电芯含有的活性物质在接触到空气就会产生剧烈的反应并释放出大量的热能，而这些超出电池本身的承受能力，进而发生自然或爆炸。

（三）温度过高的外部环境

另外，引起电离子电池发生自燃或爆炸的原因还有温度过高的外部环境。由于锂离子自身的温度无法得到有效的释放，再加上过高的外部环境，两者过大的热聚集在动力锂电池中，对动力锂电池控制温度的系统发生损坏，不能对锂离子电池进行有效的保护从而发生安全危险。致使外部环境温度升高也是有多方原因的，比如，电动汽车内部的空调系统发生故障，外部的撞击，热管理系统的实控等。

二、动力锂电池安全防护技术的应用

（一）加强生产过程中的各项管理

锂离子电池在安全生产中离不开各项管理。首先，在生产动力锂电池时对生产环境应当做好处理，应当保持生产过程中能够正常的通风，以保证车间内良好的温度和湿度，尤其是降低各种粉尘对生产的影响。其次，在生产过程中，应当保持各个设备的安全运作。另外，还要对生产车间的员工进行安全知识培训和管理，将容易发生危险的地方提前告知员工并引起员工的注意，以确保电池在生产中的安全性。对锂离子电池在生产过程中的每个环节进行仔细的，严格的把控和监督，从而为安全生产锂离子电池提供保障。

（二）加大人才引进和防护设备投入

任何一项科技的创新和进步，都离不开人才的支持，优秀的技术人才能够提高动力锂电池的生产质量，因此，要加大对优秀人才和先进设备的引进。优秀的人才包括优秀的科技人才和管理方面的人才，通过引进优秀的人才，能够提高动力锂电池的技术升级，从而研发出更加完备的关键性零部件和生产工艺。而引进优秀的管理人才，能够在生产过程中更好的对人才和技术进行管理。另外，在动力锂电池安全生产中，也离不开防护设备的使用。在生产过程中，应当对可能发生的安全隐患进行充分的了解和分析，并提前做好预警方案，安排具体的人员做好安全工作。在生产的各个环节，应当投入多种形式的防护设备进行全方位的把控。尤其是在生产关键性材料的时候，应当选择安全性能高的设备和质量好的材料进行生产。

（三）对电池内部材料进行改良

动力锂电池的内部材料主要有正负极材料、电解液材料、隔膜材料等。锂离子电池在生产过程中电解液的材料大多具有一定的毒性，因此，选用新型的无毒安全的电解液能够有效的保证生产环境的安全性也能提高电池的阻燃功能。现如今，动力锂电池会选经常选用到聚合物电解质和无机电解质。而干态聚合物电解质在实际生产中有一定的难度，并且在原材料的选择上会产生大量的资金消耗。无机电解质能够耐高温不易燃烧也不会造成电解质溶液的泄露，因此，选择无机材料能够进一步的缩小电池的延长电池使用的时间。另外，对正负极材料进行结构的改造，提升电池系统的技术水平也能提高电池的安全性能。

总结

综上所述，当前能源的可持续发展影响着社会经济能否持续健康的发展。因此，良好的生态环境和资源环境能够促进可持续发展。而锂离子电池作为一种新能源对建设资源节约型社会有很大的帮助。但是，由于其自身存在的一些安全问题对动力锂电池产业产生了一些影响。通过对电池内部材料的选择，人才设备的引进和安全管理等安全防控技术在动力锂电池上应用，在生产应用的各个方面不断进行提升，切实提高锂离子电池的安全性能，进而促进我国锂离子电池行业的发展。

参考文献

[1]邵丹，骆相宜，钟灿鸣，等.动力锂离子电池安全性研究的进展[J].电池，2020（1）：4.

[2]张明宇，矫利伟.动力锂离子电池技术应用及展望——评《动力及储能锂离子电池关键技术基础理论及产业化应用》[J].电池，2020，50（5）：2.

[3]高飞，刘皓，吴从荣，等.锂离子电池热安全防控技术的研究进展[J].新能源进展，2020，8（1）：7.

作者：刘密