摘要
为了应对能源安全风险和减少空气污染，我国自2008年开始大力推广电动汽车，目前我国电动汽车的产销量已经位居世界第一。然而，随着电动汽车产业的飞速发展，大量退役动力电池的安全环保处置已成为亟待解决的问题。京津冀是我国电动汽车应用推广最早的地区，退役动力电池存量和回收利用的市场潜力巨大。在动力电池制造所用的资源方面，我国面临着“贫钴、少镍、锂难采”的局面。因此，分析区域动力电池中的锂、钴、镍关键元素的流量流向与结构特征，是制定退役动力电池相关产业政策的重要理论基础。 论文以京津冀区域为系统边界，结合纯电动乘用车、纯电动商用车等5种主要车型动力电池搭载率、质量密度等参数，构建了基于区域汽车产销量时间序列为基础的退役动力电池全生命周期锂、钴、镍元素的物质流分析模型，研究了2008-2019年京津冀区域动力电池中关键元素的流量和特征。结合动力电池技术不变与变化的情况，设立了电动汽车产销量的基础增长、中速增长和高速增长三种情景，分析预测了京津冀区域2020-2030年动力电池中锂、钴、镍元素的需求量和报废量。 研究结果表明，2008-2019年京津冀区域电动汽车动力电池中关键元素的流量经历了快速的增长，特别是2014年后进入的高速发展时期。2019年锂、钴、镍的存量较2013年增加了83.31倍、197.43倍、197.43倍;但是退役动力电池的回收率始终处于较低水平，退役电池中90％的元素成为了社会存量。 2020-2030年京津冀区域动力电池中关键元素的需求量、报废量和存量的预测结果表明，2020-2030年高速增长情景下京津冀区域的电动汽车累积销量为1142.4万辆，和我国的政策导向最为吻合;在高速增长情景下，电池技术改进后关键元素的需求量会呈现“高镍低钴”的趋势，相比技术不变情景，锂、钴、镍的需求量分别增加9％、降低18％、增加37％，存量分别增加8％、降低17％、增加34％。 本文建立了区域退役动力电池关键元素的物质流分析模型，量化了2008-2019年和2020-2030年京津冀区域动力电池中锂钴镍关键元素的流量、结构和特征，为退役动力电池回收网络的构建、相关政策标准，以及企业回收方案的研究与制定提供了方法和数据支撑。
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