新能源汽車動力電池回收梯度利用閉環供應鏈的設計

封玥光

（沈陽工業大學，遼寧 沈陽 110870）

1 研究背景

汽車是當前人類社會主要的交通運輸工具，由于其動力來自于燃油，又成為能源消耗以及碳氧化物排放的主要載體，是造成環境污染和能源短缺的“罪魁禍首”。因此，對汽車的能源進行更新換代，實現汽車產業的變革已成為必然趨勢。新能源汽車以電力替換化石燃料，具有零排放的突出優勢，對于緩解能源匱乏及環境污染等現實問題具有突出的功效。伴隨著中國經濟建設的快速發展，人們的生活水平得到大幅度提高，汽車已成為人們重要的交通工具，購買汽車的家庭逐年遞增，使得中國成為能源消耗大國。同時，汽車數量的劇增也導致了環境污染愈加嚴重。針對于此，中國對于發展新能源汽車產業給予了高度的重視，將其列為中國七大戰略性新興產業之一。并先后制定與出臺了《汽車產業發展政策》《節能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012—2020年）》《新能源汽車補貼及實施規則》和《關于調整節能汽車推廣補貼政策的通知》等相關政策，對中國新能源汽車產業的發展起到了重要的“保駕護航”的作用。伴隨著新能源汽車產業的發展，動力電池的需求總量也在逐年遞增。僅以鋰電池為例，SMM 新能源數據庫顯示，中國新能源汽車行業在2019 年對鋰電池的總需求量為66.41 GW·h，同比增長12.4%。數量如此眾多的動力電池的回收與再利用就成為一個不可忽視的現實問題，這不僅關乎環境的保護以及新能源汽車研發的初衷，同時，還會對動力電池生產材料的使用效率產生重要的影響。本文對新能源汽車動力電池梯度利用的閉環供應鏈進行設計，并探討其應用的可行性，以期為實現中國新能源汽車動力電池的科學管理、有效回收及合理再利用，提供必要的理論依據與合理化建議。

2 新能源汽車動力電池梯度利用的社會價值

據新能源汽車動力電池的行業標準規定，當動力電池的平均放電容量低于額定容量的80%時，就不能再作為新能源汽車的動力儲能裝置，需要退役。相關的數據統計顯示，僅在2018—2019 年期間，退役的動力電池多達十幾萬噸。因此，采用梯度利用的方法對退役動力電池進行回收與再利用，彰顯出極其重要的社會價值。

2.1 環保價值

動力電池中含有汞、鎘、鎳、鉛、鋰等金屬和重金屬，會對人體造成一定的危害。另外，動力電池內部的酸堿電解液具有一定的腐蝕性，一旦外泄，會對環境造成嚴重的污染。如果把退役的新能源汽車動力電池隨意丟棄，那么當動力電池銹蝕后，內部的有害物質外泄，會對其周邊的土壤、水源等自然生態環境造成嚴重的污染，進而對生活在這一范圍內的動植物（包括人）的健康造成嚴重危害。因此，采用梯度利用的方法對新能源汽車動力電池進行科學規范的回收與再利用，能夠有效避免動力電池中的有害物質對外界環境的污染，凸顯出重要的環保價值。

2.2 經濟價值

由于新能源汽車動力電池中含有諸如鎳、鋰、鈷、鎘等多種貴金屬，因此，當動力電池退役后，對這些貴金屬進行有效的回收與提取，會產生極大的經濟效益。僅以鋰電池為例，就含有鎳、鈷、鋰、銅、鋁等多種可回收的貴金屬和有價金屬，蘊含著巨大的經濟價值。相關資料的統計結果顯示，僅新能源汽車動力鋰電池一項，其貴金屬和有價金屬回收所創造的經濟價值已超過100 億元，預計在2023 年有望超過300 億元。伴隨著中國新能源汽車產業的不斷發展，新能源汽車的產量呈逐年遞增的發展態勢，由此也導致了廢舊動力電池數量的劇增，其經濟價值也將實現大幅度的增長。

2.3 資源再利用價值

伴隨著中國新能源汽車產業的發展，對動力電池制造原料的需求不斷增加。但是，由于受儲量的影響，中國在一些重要原料上存在著嚴重的缺失。以鎳金屬為例，作為生產與制造新能源汽車動力電池的重要原料，中國年平均消耗量約占全球總消耗量的25%，但是，中國鎳資源的儲備量僅占全球總儲量的4%左右，鎳資源的缺失極其嚴重。通過對廢舊動力電池中的貴金屬和有價金屬的回收，并將其應用到新動力電池制造或其他領域的使用當中，實現了資源的循環利用，有效地緩解了貴金屬匱乏的現狀，實現了資源再利用效率的最優化。

3 新能源汽車動力電池回收梯度利用閉環供應鏈的設計

目前，對新能源汽車退役動力電池最為有效的回收與再利用的方法為梯度利用。所謂梯度利用，是指當某一個產品已經達到設計使用壽命時，再通過其他方法對其功能進行全部或部分激活，使之能夠繼續使用的過程。動力電池的回收梯度利用涉及到制造商、銷售商、消費者、回收機構等諸多環節，確保這些環節有效地銜接與互動，提升動力電池回收梯度利用的效率，延長動力電池的設計周期，提高回收利用的經濟價值，設計完整、實效的閉環供應鏈，具有重要的促進作用。

3.1 設計原則

3.1.1 整體性原則

新能源汽車動力電池的回收梯度利用既具有突出經濟價值，又蘊含重要的環保意義，是有效解決新能源汽車產業“后顧之憂”，促進其健康發展的途徑。因此，為確保回收與再利用的最佳效益，要求在設計動力電池回收梯度利用的閉環供應鏈時應遵循整體性原則，用以切實保障閉環供應鏈各環節之間的緊密銜接，達成良性的互動的支撐，這是提高閉環供應鏈整體設計效果的基本保障。

3.1.2 實效性原則

設計閉環供應鏈的目的在于獲取新能源汽車動力電池回收梯度利用的最佳效益，因此，遵循實效性原則具有極其重要的現實意義。這就要求在具體的設計過程中，既要保證供應鏈的整體性，同時，還要確保閉環供應鏈整體結構的簡潔性。一方面，可以有效避免因環節設計缺失而導致梯度利用效果的下降；另一方面，還能夠杜絕因環節設計的繁雜而導致閉環供應鏈整體操作困難現象的出現。

3.2 基本結構

閉環供應鏈是由制造商、銷售商、消費者、回收機構及檢測機構等諸多部門所組成的具有循環特征的整體結構。其具體的流程為：制造商將所生產的動力電池由銷售商銷售給消費者，當動力電池達到退役指標后，由消費者返還給回收機構（回收機構由制造商與銷售商共同組建）。回收機構通過對退役動力電池的性能綜合檢測后，對退役的動力電池進行篩選分類。達到廢舊標準的由回收機構負責拆解，對動力電池中的貴金屬和有價金屬進行回收，作為生產原料提供給制造商用以生產新的動力電池；而沒有達到廢舊標準，且具有可再利用價值的動力電池，由回收機構銷售給發電廠用作蓄能裝置，或用于公共用電設施的供能裝置，例如新能源汽車動力電池充電樁、照明設施、燈箱廣告等，形成一個可循環利用的環形供應鏈條。

其基本結構如圖1 所示。

圖1 新能源汽車動力電池回收梯度利用的閉環供應鏈基本結構示意圖

4 結語

新能源汽車動力電池回收梯度利用，是當前解決退役動力電池所引發的各種現實問題的最佳手段，是提高資源利用效率的有效途徑。因此，在整體性原則與實效性原則的引導下，設計科學、有效的新能源汽車動力電池回收梯度利用的閉環供應鏈，為實現退役動力電池回收與再利用的效益最優化提供理論支持與模型參照，不僅有助于促進新能源汽車產業的健康發展，同時，對于緩解與改善環境污染、氣候變暖以及能源匱乏的現狀具有重要的現實意義。