新能源汽车领域的再制造与可循环利用

汽车是全球应用最广泛的工业品,也是全球碳排放的主要来源之一。据市场数据分析机构Hedgesamp;Company的估算,现在全球汽车约有14.46亿辆,每年新车产量接近9000万辆。近年来,随着我国交通大发展持续深入推进,机动车和驾驶人保持高位增长态势,截至2023年3月底,全国机动车保有量达4.2亿辆,其中汽车达到3.2亿辆。汽车保有量的持续增长,不可避免的带来资源如何循环再利用的问题,而新能源汽车由于其特殊的动力系统,该领域的再制造与可循环利用受到业界的更多关注。

与传统汽车不同,新能源汽车的再制造与可循环利用需要重点关注电池、电动机、 高压线束、和充换电设备四大领域。

电池的回收利用是最受关注的领域。由于废旧电池含有大量具有一定危险性的化学材料与有害金属,一般都遵循退役电池先回收梯级利用,再无害化拆解回收的方式。车用锂离子电池被替换后,一般都被回收,通过检测后应首先应用于储能等领域继续发挥作用。因此在车用锂离子电池的电芯与电池包设计过程中,需要预先考虑回收再利用的需求,在电芯的性能、结构尺寸、封装方式上便于梯级利用。车用电池在经过梯级利用后,最后还是需要拆解回收,因此在新电池的开发设计中,也需要考虑拆解回收过程中,各类材料的无害化处理与回收要求。

相较于电池,电机与高压线束的回收再利用已经非常成熟。首先,由于电机和高压线束的设计使用寿命一般超过整车的设计使用寿命,因此大部分电机与高压线束可以在车辆报废后通过再制造的检测与翻新,作为售后件重新在维修市场应用,实现资源的循环利用,同时有效减低车辆维修费用。其次,各类电机的定子与转子、高压线束的铜芯都使用标准化的铜材料,其通用性高,经过简单的加工处理就可以作为原材料重新应用于新电机与高压线束的生产。采用易回收可循环的材料例如铜,有利于在新能源汽车全寿命周期降低碳排放,实现真正意义上的碳减排与碳中和目标。

作为新能源汽车推广应用的基础设施,充换电设施与传统的加油设备比较,充电桩具有物理损耗小、能量传输效率高、不易发生化学腐蚀与材料老化等优点。同时大部分充电桩和配套设施采用全封闭设计,使用寿命更长;通过模块化更新和软件升级可以适应技术与产品升级发展后的要求。因此绝大部分充换电设备可以通过再制造和循环利用满足新能源汽车的长期配套使用要求,综合成本与全寿命碳排放量能够显著低于传统化石燃料。

综合而言,新能源汽车通过采用易回收可循环的材料,其核心零部件的再制造与循环利用率与传统内燃机汽车比较具有显著提升,从全寿命角度能够更有效的节能减排。