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匹配不同动力电池的纯电动汽车全生命周期评价研究

马金秋  
【摘要】:随着能源与环境问题的深入人心,全球汽车产业正在经历一场迈向新能源时代的变革。《打响蓝天保卫战三年行动计划》提出,2020年我国实现新能源汽车产销量200万辆,并进一步提高新能源车辆的所占比例。我国是新能源汽车产业发展大国,保有量与产销量均居世界首位,在此背景下,全方位、多角度的对新能源汽车进行生命周期资源耗竭以及环境排放评价,锁定影响新能源汽车节能减排绩效的关键点,对指导新能源汽车的绿色设计、促进未来新能源汽车的健康可持续发展意义重大。本研究针对当下新能源汽车生命周期评价研究成果进行综述,确立了本文的研究目的及意义。选取BYDe5纯电动车为研究对象,将生命周期划分为原材料获取阶段、制造装配阶段、运行使用阶段和报废回收阶段,以纵向延伸的方法将盐湖提锂与正极材料制备工艺过程汇入整个纯电动汽车生命周期评价系统边界内。分阶段的建立数学矩阵模型,并进一步将整车细分为动力电池、电控装置、减速器、驱动电机、车身、底盘、液体和流体七大部分进行Gabi计算模型的建立。通过文献查阅、走访调研,对所需的相关材料、能源、制造工艺等数据进行收集,通过运算得到输出的矿产资源、化石能源和环境排放清单表,采用CML2001评价方法进行数据处理和结果分析。此外,分别以电池充电效率、百公里电耗和制造装配阶段能耗为敏感性因素进行了单因素敏感性分析,并进一步对纯电动车匹配磷酸铁锂电池、三元锂电池和锰酸锂电池三种动力电池技术下整车进行生命周期节能减排绩效的评价研究,得出对比结果。研究表明,BYDe5纯电动汽车运行使用阶段的化石能源消耗及环境排放综合值明显高于生命周期的其他三个阶段(原材料获取阶段、制造装配阶段、报废回收阶段),而原材料获取阶段的伴随着大量材料消耗,具备了最大的矿产资源消耗值。敏感性分析表明,纯电动汽车动力电池的充电效率具有最大的敏感因子(0.67)。在不同动力电池技术下,匹配磷酸铁锂动力电池时纯电动汽车的资源耗竭和环境排放最高,而三元锂电池自身具备的高能量密度使整车产生了最小的化石能源消耗和环境排放值,因此三元锂动力电池在未来纯电动汽车绿色设计和零部件匹配时应首选考虑。最后,提出应合理优化我国电网结构、提高动力电池充放电效率,从动力电池的源头制造技术入手推进全方位绿色生产和制造等建议,这对未来我国纯电动汽车生命周期节能减排发展将起到关键作用。


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