资源科学 ›› 2022, Vol. 44 ›› Issue (1): 97-113.doi: 10.18402/resci.2022.01.08
收稿日期:
2021-04-25
修回日期:
2021-06-29
出版日期:
2022-01-25
发布日期:
2022-03-25
作者简介:
郑林昌,男,山东阳谷人,博士,教授,研究方向为资源利用、生态保护与可持续发展。E-mail: zhenglinchang@126.com
基金资助:
ZHENG Linchang(), ZHANG Yanan, LI Zeyang, ZHAO Ying
Received:
2021-04-25
Revised:
2021-06-29
Online:
2022-01-25
Published:
2022-03-25
摘要:
新能源汽车是锂资源消费主力,回收新能源汽车报废锂电池中的锂对于增加锂供给具有重要意义。本文通过建立锂电池储电量与锂消费对应关系,利用新能源汽车生产大数据,测算不同类型新能源汽车、锂电池单位储电量锂消费,并在对锂电池退役相关参数作修正的基础上,测算了不同情景下中国新能源汽车的锂回收潜力,结果显示:①虽然中国新能源汽车的锂回收潜力规模不大,但增速快;②新能源汽车退役锂电池直接报废是锂回收潜力的主要来源,退役锂电池再利用后报废产生的锂回收潜力较小;③从车辆类型看,过去新能源客车产生的锂回收潜力最大,未来新能源乘用车产生的锂回收潜力将最大;从锂电池类型看,过去报废磷酸铁锂电池产生的锂回收潜力最大,未来报废三元材料锂电池产生的锂回收潜力将最大。为确保新能源汽车锂回收由潜力变成现实,建议加快制定强制性、差异性锂电池回收政策体系,加快推动锂电池回收由政府推动向市场推动转变。
郑林昌, 张亚楠, 李泽阳, 赵颖. 不同消费情景下中国新能源汽车锂回收潜力[J]. 资源科学, 2022, 44(1): 97-113.
ZHENG Linchang, ZHANG Yanan, LI Zeyang, ZHAO Ying. Lithium recovery potential of new energy vehicles in China under different consumption scenarios[J]. Resources Science, 2022, 44(1): 97-113.
表1
2012—2025年锂电池的单位储电量锂消费强度
年份 | 磷酸铁锂电池 /(kg/ (kW·h)) | 三元材料电池 /(kg/ (kW·h)) | 锰酸锂、钴酸锂电池 /(kg/ (kW·h)) |
---|---|---|---|
2012 | 0.1560 | 0.2460 | 0.2950 |
2013 | 0.1560 | 0.2460 | 0.2950 |
2014 | 0.1560 | 0.2337 | 0.2804 |
2015 | 0.1482 | 0.2132 | 0.2558 |
2016 | 0.1404 | 0.1927 | 0.2312 |
2017 | 0.1326 | 0.1722 | 0.2066 |
2018 | 0.1295 | 0.1574 | 0.1889 |
2019 | 0.1264 | 0.1550 | 0.1860 |
2020 | 0.1248 | 0.1525 | 0.1830 |
2021 | 0.1232 | 0.1501 | 0.1801 |
2022 | 0.1217 | 0.1476 | 0.1771 |
2023 | 0.1201 | 0.1451 | 0.1742 |
2024 | 0.1186 | 0.1427 | 0.1712 |
2025 | 0.1170 | 0.1402 | 0.1683 |
表2
2017—2025年新能源汽车装配各类型锂电池的比例 (%)
车辆类型 | 电池类型 | 2017年 | 2018年 | 2019年 | 2020年 | 2021年 | 2022年 | 2023年 | 2024年 | 2025年 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
插电式混合动力乘用车 | 三元材料电池 | 93.86 | 98.82 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
磷酸铁锂电池 | 6.14 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
锰酸锂电池 | 0.00 | 1.18 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | |
插电式混合动力客车 | 磷酸铁锂电池 | 29.42 | 24.38 | 20.57 | 20.48 | 20.38 | 20.29 | 20.19 | 20.10 | 20.00 |
锰酸锂电池 | 70.57 | 75.62 | 61.38 | 59.48 | 57.59 | 55.69 | 53.79 | 51.90 | 50.00 | |
钴酸锂电池 | 0.00 | 0.00 | 18.05 | 20.04 | 22.03 | 24.02 | 26.02 | 28.01 | 30.00 | |
插电式混合动力专用车 | 三元材料电池 | 0.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
纯电动乘用车 | 磷酸铁锂电池 | 17.79 | 13.09 | 6.45 | 5.37 | 4.30 | 3.22 | 2.15 | 1.07 | 0.00 |
三元材料电池 | 80.29 | 86.89 | 93.52 | 94.60 | 95.68 | 96.76 | 97.84 | 98.92 | 100.00 | |
纯电动客车 | 磷酸铁锂电池 | 89.37 | 89.09 | 93.00 | 94.17 | 95.33 | 96.50 | 97.67 | 98.83 | 100.00 |
锰酸锂电池 | 3.44 | 4.43 | 2.36 | 1.97 | 1.57 | 1.18 | 0.79 | 0.39 | 0.00 | |
钴酸锂电池 | 6.70 | 6.48 | 4.64 | 3.86 | 3.09 | 2.32 | 1.55 | 0.77 | 0.00 | |
纯电动专用车 | 磷酸铁锂电池 | 25.15 | 39.94 | 70.90 | 72.41 | 73.93 | 75.45 | 76.97 | 78.48 | 80.00 |
锰酸锂电池 | 5.72 | 6.19 | 2.05 | 1.70 | 1.36 | 1.02 | 0.68 | 0.34 | 0.00 | |
三元材料电池 | 69.12 | 53.87 | 27.06 | 25.88 | 24.71 | 23.53 | 22.35 | 21.18 | 20.00 |
表3
各类新能源汽车装配锂电池使用寿命的设定
车辆类型 | 装配电池类型 | 循环次数/次 | 理论年限/年 | 设定年期 | ||
---|---|---|---|---|---|---|
2012—2018年 | 2019—2020年 | 2021—2025年 | ||||
乘用车 | 三元材料电池 | 800 | 10.96 | 8 | 9 | 10 |
磷酸铁锂电池 | 2000 | 27.40 | 10 | 11 | 12 | |
锰酸锂电池 | 600 | 8.22 | 6 | 7 | 8 | |
钴酸锂电池 | 800 | 10.96 | 9 | 10 | 11 | |
客车 | 三元材料电池 | 800 | 2.19 | 3 | 3 | 3 |
磷酸铁锂电池 | 2000 | 5.48 | 5 | 6 | 6 | |
锰酸锂电池 | 600 | 1.64 | 2 | 2 | 2 | |
钴酸锂电池 | 800 | 2.19 | 2 | 2 | 2 | |
专用车 | 三元材料电池 | 800 | 3.07 | 3 | 3 | 3 |
磷酸铁锂电池 | 2000 | 7.67 | 5 | 6 | 7 | |
锰酸锂电池 | 600 | 2.30 | 2 | 2 | 2 | |
钴酸锂电池 | 800 | 3.07 | 3 | 3 | 3 |
表5
不同使用年限锂电池的报废概率
12年 | 11年 | 10年 | 9年 | 8年 | 7年 | 6年 | 5年 | 3年 | 2年 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1年 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.001 | 0.027 | 0.680 |
2年 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.001 | 0.002 | 0.005 | 0.012 | 0.039 | 0.862 | 0.320 |
3年 | 0.001 | 0.002 | 0.004 | 0.008 | 0.018 | 0.041 | 0.106 | 0.307 | 0.111 | |
4年 | 0.006 | 0.011 | 0.020 | 0.039 | 0.080 | 0.178 | 0.386 | 0.594 | ||
5年 | 0.021 | 0.036 | 0.064 | 0.121 | 0.230 | 0.401 | 0.446 | 0.060 | ||
6年 | 0.054 | 0.090 | 0.155 | 0.259 | 0.377 | 0.333 | 0.050 | |||
7年 | 0.114 | 0.179 | 0.268 | 0.338 | 0.256 | 0.042 | ||||
8年 | 0.194 | 0.264 | 0.296 | 0.202 | 0.037 | |||||
9年 | 0.251 | 0.257 | 0.163 | 0.033 | ||||||
10年 | 0.222 | 0.134 | 0.030 | |||||||
11年 | 0.112 | 0.027 | ||||||||
12年 | 0.025 |
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