基于生命周期评价的锂离子电池材料合成分析与环境性分析

发布时间：2017-11-22 05:14

  本文关键词：基于生命周期评价的锂离子电池材料合成分析与环境性分析

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【摘要】：锂离子电池作为现今应用范围最广的二次电池之一,其技术发展越来越受到人们的关注。锂离子电池技术的不断发展也带来了更多的新材料与新工艺,而针对这些材料和工艺的环境影响的研究却并不能跟上其自身的发展,目前针对新型材料和电池的环境影响和性能研究还相对较少。因此,本研究以生命周期评价为理论基础,重点对锂离子电池的新材料和新工艺的环境影响进行了量化分析。本研究采用了IMPACT 2002+和Re Ci Pe两种先进的生命周期评价方法,对分别以LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、Li1.2Ni0.2Mn0.6O2x、LiFeO2-(1-x)Li2MnO3和LiFePO4为正极材料的锂离子电池和镍氢电池进行了环境影响评价。从15种环境影响指标和4类环境损害指标的角度分析了锂离子电池的环境影响。这4种锂离子电池的全生命周期总环境影响分别为275Pt、129Pt、142Pt和100Pt。并通过4种电池材料合成工艺的对比分析,找到电池材料,尤其是正极材料的合成工艺与环境影响之间的联系。本研究通过文献的积累,了解了电池数据的类型和相关特点,收集了不同类型的锂离子电池数据清单,其中既包含工业基础数据,也包含实验室的新型材料数据。为进行良好的锂离子电池生命周期建模打下了基础。并针对电池数据的不确定性提出了基于神经网络的敏感性分析法,对电池数据和生命周期评价数据进行不确定性分析和处理,提高二次电池LCA分析的准确度。并将不确定分析方法、生命周期评价体系和数据库建立结合,采用模块化设计,实现了对锂离子电池从生产、使用到最终废弃的全生命周期的影响分析。本研究还把生命周期评价方法在锂离子电池中应用进行了拓展,结合层次分析法与熵权法,建立了一套全新的锂离子电池综合性能评价体系,并对5种电池样本进行了验证分析。其中镍钴锰三元锂离子电池以0.2的熵权指标值位居首位,在所有样本中,其综合性能(包含环境影响指标)最低。该综合评价结果与实际较为符合。研究证明,针对锂离子电池特点的综合评价体系和相关权重指标具有一定的可重复性和可行性,为决策者和管理部门提高更好的量化数据,也为以后锂离子电池的评价技术发展提供了一条可行的途径。
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912

【共引文献】

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本文编号：1213591