电动汽车动力电池全生命周期分析与评价

发布时间：2017-05-06 18:01

  本文关键词：电动汽车动力电池全生命周期分析与评价，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，我国持续加大对电动汽车的研发、推广和应用的力度，并出台了一系列政策，支持和引导电动汽车行业的发展，旨在降低汽车工业的石油资源消耗，改善城市空气质量，推动传统汽车产业转型。动力电池是电动汽车关键零部件之一，然而其在追随电动汽车迅猛发展的同时，从原料开采、冶炼到废弃回收处理等各生命周期阶段对环境均造成了一定破坏。因此，如何降低动力电池全生命周期内的资源、能源消耗和环境排放，对于动力电池和电动汽车环保性能的提高及可持续发展具有重要意义。 生命周期评价（Life Cycle Assessment，LCA）被认为是20世纪产品环境影响评价的最有效工具之一，能够对产品全生命周期中的资源、能源消耗和环境排放进行全面、综合的量化和分析，并在此基础上给出环境性能改善的结论和建议。目前LCA的理论方法和思想已成为发达国家制定各类产品环境政策的核心方法和思想，同时在各种法规和政策中被广泛应用。 本文在深入学习和理解LCA理论和方法的基础上，建立了动力电池系统模型和及其LCA评价模型，，分别对动力电池“摇篮到使用”和动力电池回收两个生命周期阶段的能源消耗和环境排放做了计算和评价，其中“摇篮到使用”阶段包括“摇篮到大门”阶段和使用阶段。计算结果显示，在“摇篮到使用”的生命周期阶段中，磷酸铁锂电池和镍氢电池的能耗分别为0.41MJ/km和0.82MJ/km，温室气体排放分别为0.10kgCO2-eq/km和0.14kgCO2-eq/km，其中磷酸铁锂电池和镍氢电池使用阶段的能耗占“摇篮到使用”阶段总能耗比例分别为36%和57%，温室气体排放占总排放的比例分别为80%和81%；原材料提取加工阶段的能耗和排放占“摇篮到大门”阶段的能耗比例最大，达到90%左右。在的动力电池回首阶段，假设镍、铝、钢、氢氧化镍、碳酸锂等金属再生比例分别为60%、70%、90%、60%、80%时，动力电池生产阶段的能耗和GHGs排放均下降50%-60%左右，效益显著。 通过敏感性因素分析得出以下结论，如果将电池模型中镍氢电池的充放电效率提高20%，其使用阶段的能耗下降60%左右，另外，电池充放电效率对使用阶段能耗的影响程度是车重-能耗影响程度的3-6倍；电池使用塑料壳体比使用铝壳体时的能耗和温室气体排放分别低77%和85%；增加风电、核电和水电等清洁电力的比例，能改善动力电池使用阶段的温室气体排放；镍氢电池中回收节能和GHG减排效果最显著材料是金属铝，其次是镍、氢氧化镍、钢。
【关键词】：电动汽车 镍氢电池 磷酸铁锂电池 生命周期评价
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72;TM912
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 引言11
• 1.2 电动汽车动力电池发展现状和问题11-15
• 1.3 全生命周期评价概述15-17
• 1.4 国内外研究现状17-21
• 1.4.1 LCA 研究现状17-19
• 1.4.2 动力电池 LCA 的研究现状19-21
• 1.5 本文研究内容和意义21-23
• 第二章 电动汽车动力电池 LCA 模型建立23-41
• 2.1 电动汽车动力电池系统模型23-31
• 2.1.1 概述23-26
• 2.1.2 结构及工作原理26-29
• 2.1.3 动力电池系统模型29-31
• 2.2 电动汽车动力电池 LCA 评价模型31-41
• 2.2.1 研究目标与范围的确定31-33
• 2.2.2 动力电池的制造33-35
• 2.2.3 动力电池的使用35-37
• 2.2.4 动力电池的回收37-41
• 第三章 电动汽车动力电池 LCA 清单分析41-61
• 3.1 动力电池材料组成清单41-42
• 3.2 原材料生产阶段42-48
• 3.2.1 正负极原料生产42-44
• 3.2.2 隔膜原料生产44-45
• 3.2.3 电解液原料生产45
• 3.2.4 壳体原料生产45-46
• 3.2.5 原材料生产能耗和排放汇总清单46-48
• 3.3 电池生产阶段48-56
• 3.3.1 正负极板生产49-51
• 3.3.2 隔膜生产51-52
• 3.3.3 壳体生产52
• 3.3.4 单体生产52-54
• 3.3.5 电池装配54-56
• 3.4 电池使用阶段56-57
• 3.5 电池回收阶段57-61
• 第四章 电动汽车动力电池 LCA 环境影响评价61-71
• 4.1 能耗分析与评价61-65
• 4.1.1 “摇篮到使用”能耗评价61-63
• 4.1.2 动力电池回收阶段能耗评价63-65
• 4.2 排放分析评价65-69
• 4.2.1 “摇篮到使用”排放评价65-68
• 4.2.2 动力电池回收阶段排放评价68-69
• 4.3 本章小结69-71
• 第五章 敏感性因素分析71-79
• 5.1 壳体材料72-73
• 5.2 充放电效率和电池质量73-75
• 5.3 电网结构75-76
• 5.4 再生材料应用比例76-79
• 第六章 全文总结79-81
• 参考文献81-87
• 致谢87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：348844