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對廢舊電池回收的建議范文第1篇

關鍵詞：廢舊電池；種類；危害；利用；策略

引言

隨著科學技術的推進，人們對電子產品越來越依賴，電池的使用量也越來越多，當前全球電池產量約以每年21%的速度增長。我國由于人口眾多，因此也成為電池的消費大國，而如果廢舊電池沒有得到合理處理，將會對環境和人體健康造成極大的困擾。所以，對廢舊電池的回收利用進行研究有著非常積極且重要的現實意義。

1 廢舊電池的種類及危害

1.1 廢舊電池種類

目前的電池種類豐富，根據電池用途不同可將電池分為工業電池和民用電池兩大類，其中工業電池主要用于汽車、航天、鐵路等領域，比如汽車的鉛酸蓄電池等；民用電池按照能否重復使用又分為一次電池和二次電池，常見的一次電池有普通鋅錳電池和鋅銀紐扣電池等，常見的二次電池有鎘鎳電池和手機的鋰離子電池等。

1.2 廢舊電池的危害

通常說來，電池中都有鋅、汞、鎳、鉛等金屬和酸性或堿性的電解質溶液，這也正是廢舊電池的危害源所在。因為技術缺陷和其他客觀原因，我國關于廢舊電池的處理方法至今沒有得到完全的推廣?，F在我國廢舊電池通常通過填埋或隨生活垃圾一起焚燒的方式進行處理，但是這種方式不易監管，并且處理不當將對環境造成極大的污染：廢舊電池中的酸堿電解質溶液和重金屬進入土壤后將改變土壤的酸堿度，嚴重影響土壤的農用價值，重金屬可能滲入農作物和水體，如果不小心食用了被污染的農作物和水，將對人體器官造成嚴重的危害。另外，焚燒電池時部分重金屬會揮發，飛灰中的重金屬可能會對大氣、土壤和水體產生不利影響。綜合看來，將廢電池通過填埋或隨同生活垃圾一起焚燒處理的方式存在極大的問題，實際生活中不應予以采納。

廢舊電池中的重金屬對人體產生的危害也是不容忽視的。采用填埋方式處理的廢舊電池十分不穩定，外層保護殼易被腐蝕而導致其中的重金屬和酸堿電解質被釋放，進而污染土壤和水體。土壤和水體中的重金屬極易隨著食物鏈而發生遷移，接著被攝入人體，重金屬逐漸在人體內聚集，最終將造成某些器官慢性中毒甚至衰竭。

2 廢舊電池的綜合處理與利用措施

2.1 無害化填埋

對于含有鉛、汞等會對環境造成嚴重污染的重金屬的廢舊電池，以及實際生活中難以實現回收再利用的廢舊電池，通常采用無害化填埋手段進行處理。無害化填埋雖然操作簡單，僅需極少的處理成本，可是有較高的防滲技術要求。

2.2 綜合回收利用技術

2.2.1 濕法。電解質溶液中的部分金屬和廢金屬物質可以溶于酸，利用這類反應能夠有效實現廢舊電池的回收利用，這種方法也叫“濕法冶金”。濕法冶金的原理是使酸與廢舊電池中的某些物質發生反應，生成可溶性鹽，然后再將純化過的可溶性鹽溶液進行電解，使其產生純度較高的金屬單質和相應氧化物，此法還可用于生產化工產品或者化肥。濕法冶金運用技術相對成熟，反應純度也比較高，在現實中得到了廣泛的應用與推廣。

2.2.2 干法。干法又名煙法、火法，是指將廢舊電池進行分類后，在600至800攝氏度的高溫環境下進行焙燒，使其中的金屬及其化合物進行充分的氧化還原反應和分解反應的方法。相對濕法，干法的處理成本較高，操作難度也較大。舉例來說，瑞士巴特列公司就是通過將廢舊電池磨碎送往高溫爐內進行加熱的方法，通過控制不同的溫度從而得到不同溫度條件下的揮發物質。

2.2.3 干濕結合法。干濕結合法聯合了傳統的濕法和干法各自的優點，先利用干法對廢舊電池原料進行焙燒，得到汞和一部分鋅，然后再利用濕法溶解出含錳和剩余鋅的鹽溶液，最后通過電解、過濾等步驟得到金屬錳和鋅。這種方式回收效果極優，但缺點是回收成本較高且工序相對繁復，不易操作。澳大利亞的VA公司就是采用的干濕結合法對廢舊電池進行回收利用：將分選后的紐扣電池進行650攝氏度的高溫處理，在此階段汞被蒸發出來并進行冷凝，從而完成回收；用硝酸溶解剩余殘渣，再加入適量鹽酸使銀離子與氯離子發生反應生成氯化銀沉淀；利用鋅可以將銀從氯化銀沉淀中置換出來；反應產生的廢水最終通過固定電解床回收剩余的微量汞，中和后就可以進行排放了。

3 構建廢舊電池回收利用體系的策略

3.1 完善法律法規，加強監管

沒有法律法規的支持，廢舊電池回收利用的發展進程將異常緩慢，因此在這里筆者認為政府部門應當出臺并完善相關法律法規實施細則，規范我國關于廢舊電池的處理方法，同時引導企業加強對廢舊電池的回收利用，明確廢舊電池的管理責任，為相應的創新研究提供一定的資金支持，為積極參與廢舊電池回收利用的企業提供一定的政策優惠。

另一方面，政府可以聯合多個部門共同加強對電池生產流通領域的管理，可以對相應產品標記“環境友好標志”，正確引導消費者消費傾向，從而達到鼓勵企業積極研發綠色環保電池的目的；同時，根據“誰污染，誰治理”的原則，明確廢舊電池處理責任，對廢舊電池的回收利用進行管理。

3.2加強技術研究開發，吸引更多的企業參與

技術是廢舊電池回收利用過程中的核心部分，所以，在完善法規制度的同時還應加強對廢舊電池回收利用技術的研究和改進，使核心技術工程化、產業化。第一步我們不妨從借鑒國外優秀的處理模式開始，從他人的發展過程中總結經驗，再根據我國的基本國情和企業發展現狀，制定出符合我國企業實際需要的廢舊電池回收處理方案；然后通過降低成本、提高可行性等措施吸引更多的企I積極主動地參與廢舊電池的回收利用，最終形成市場化運作和產業化體系。

3.3 加大對公眾的宣傳教育力度

群眾的力量是偉大的，因此要加大對公眾的宣傳教育力度，使人們對廢舊電池對環境和人體造成的危害引起深刻的重視，引導人們樹立正確的電池回收再利用觀念，幫助人們改變隨意丟棄廢舊電池的習慣，使廢舊電池環保意識深入人心。

據統計，目前我國農村地區的廢舊電池回收裝置幾乎沒有，就算人們指導廢舊電池的危害性也無法正確處置手中的廢舊電池。針對這樣的情況，筆者建議一方面學校要加強通識教育，培養學生正確的環境保護意識和觀念；另一方面，政府要注意合理設置廢舊電池回收裝置，使人們能輕易地參與到環保大戰中來。

3.4 拓寬廢舊電池回收渠道

現階段我國的廢舊電池回收網絡主要是由民間公益組織和個人志愿者組成的，要知道拓寬渠道是產業化的基礎，因此要想廢舊電池的回收利用形成產業化的規模，就需設法拓寬廢舊電池的回收渠道，減少廢舊電池的浪費，使回收廢舊電池變得更加方便。比如可以在個居民小區增設專門用于電池回收的垃圾箱；可以鼓勵居民住戶自己保留廢舊電池至一定數量再為其提供上門回收服務等。

4 結束語

要使國家工業可持續發展，我們現在就必須認識到環境保護的重要性和必要性，因此加強對廢舊電池的回收利用更是大勢所趨，今后的廢舊電池回收利用必將在政策的扶持和技術的支持下進一步降低成本，得到全面普及。

參考文獻

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[2]馬云梅.淺談化學電池的危害與回收利用[J].陜西教育（高教版），2011，Z1：101-102.

[3]陸成禹.淺談化學廢舊電池的回收和利用[J].科教導刊（下旬），2016，02：147-148.

對廢舊電池回收的建議范文第2篇

一、電池中的有害物質及危害

1.酸和堿。電池的電解質通常是酸和堿，因此，當電池不用時，如果不加處理，酸堿進入土壤和水域中，將對土壤和水質造成很大的污染。

2.金屬離子。電池中一般含有這些金屬：汞、鎘、鋅、鎳、錳等。這些金屬進入環境后，危害非常驚人，汞及其化合物毒性都很大，特別是汞的有機化合物毒性更大。魚在含汞量0.01～0.02毫克/升的水中生活就會中毒；人若食用0.1克汞就會中毒致死，汞及其化合物可通過呼吸道、皮膚或消化道不同途徑侵入人體。食用被汞污染的水產品，可使人的神經系統受到嚴重破壞，頭暈、四肢末梢麻木，記憶力減退，神經錯亂，甚至死亡。鎘是一種毒性很大的重金屬，其化合物也大都屬毒性物質，震驚世界的日本“痛痛病”就是因鎘污染而致。鎘對人體組織和器官的毒害是多方面的，且治療極為困難。

二、應對措施

廢舊電池污染問題，早已引起了全球各國的關注，各國紛紛采取各種措施，來解決日趨嚴重的廢舊電池問題。目前國際上采用的方法，主要有如下幾種：

1.固化深埋、存放于廢礦井。將廢電池都運往專門的有毒有害垃圾填埋場，但這種做法不僅花費太大，而且還造成浪費，因為其中有不少可作原料的有用物質。

2.回收利用。（1）熱處理。熱處理的方法花費較高，耗能高，且對技術要求也很高。（2）“濕處理”。將廢舊電池溶解于硫酸，然后借助離子樹脂從溶液中提取各種金屬，用這種方式電池中包含的各種物質有95%都能提取出來。濕處理時可省去分揀環節，其成本雖然比填埋方法略高，但貴重金屬原料不致丟棄，也不會污染環境。（3）真空熱處理法。首先需要在廢電池中分揀出鎳鎘電池，廢電池在真空中加熱，其中汞迅速蒸發，即可將其回收，然后將剩余原料磨碎，用磁體提取金屬鐵，再從余下粉末中提取鎳和錳。

三、我國的方法

由于廢舊電池的處理工序復雜，而且成本很高，所以，在我國目前并沒有成熟的處理廢舊電池的方法和程序。不過最近有人提出廢舊電池回收程序：（1）設置廢舊電池回收箱；（2）定期專人上門收集；（3）電池分類（普通電池、紐扣電池）；（4）市內庫房分類儲存；（5）集中到一定數量后運至郊區設置地點，依電池種類裝入集裝箱內封存，直至國內成熟廢電池回收技術出臺。

四、建議

對廢舊電池回收的建議范文第3篇

不舍不棄廢電池

導致王自新投資失利的是在河北易縣建立的國內第一家廢舊電池再生處理廠因為環保部門認為可能造成污染，遲遲不批，同時回收體系不足，無米下鍋。項目下馬了，但王自新與廢舊電池的不解之緣才剛剛開始。那一年是2001年。

而令他徹底絕望的是2002年權威專家刊文指出，廢電池在外殼保護和大量垃圾的稀釋下，隨生活垃圾填埋不會造成污染，集中回收后處理不善反而容易造成局部地區的汞污染。

從1997年以來，國家相關部門就一直開始禁止廠商生產汞含量高的電池?！蛾P于限制電池產品汞含量的規定》表明，從2006年1月1日開始禁止在國內經銷汞含量大于電池重量0.001％的堿性鋅錳電池。

關于廢電池回收，2003年10月國家環保總局出臺的一份《廢電池污染防治技術政策》明確表示：沒有處理條件，廢干電池不鼓勵回收。從此，很多公眾糊涂了，不知道廢電池該不該收。很多生產電池的廠家也不愿意回收廢電池，因為處理每噸廢電池需增加1 600元左右的成本。

一面是廢電池處理技術的不成熟，一面是回收體系的不足，一面是政策的不支持，面對這三面夾擊的窘境，任誰也會放手另尋他路，但王自新沒有!

王自新始終認為：“廢舊電池必須回收”。

“電池隨生活垃圾填埋不會造成污染”只是短期的預見。盡管國家很早就要求淘汰汞含量高的碳性電池，但由于其價格便宜，很多地方仍在生產銷售及使用。電池并非汞一種物質，還有鋅、鐵，錳、銅等各種金屬成分，如果匯集到一定量沒有有效處理，比如隨生活垃圾進入垃圾填埋場，通過水進入食物鏈，危害將非常嚴重。北京年消費電池四千八百多噸，回收一百多噸，其余大部分電池進入垃圾填埋場，北京有13個具有防滲防雨條件的垃圾填埋場，還有不計其數的野坑不具備防滲防雨條件，在高濕高溫高壓和微生物的環境下，將加速金屬顆粒析出，很容易造成污染。

從資源利用看，每節電池中含有22％的鋅，26％的錳、17％的鐵，如果不回收再利用，等于每年白白扔掉幾千萬噸的有用原料，進而增加對環境的索取。

王自新的一席話充滿憂慮，他憂心環境的迫切之情極具感染力，而他為舊電池回收所做的努力更具帶動力。

在希望中潛行

回顧各國廢舊電池回收之路，20世紀70年代，西方國家在經歷了高消費、高污染、能源危機之后，開始重視廢舊電池的無害化處理，并建立了與此有關的完善的環保產業?；厥窄h節的費用一方面來自居民的垃圾處理費，另一方面則來自消費者繳納的危險廢物消費稅以及電池的生產工廠交納的環境稅。在美國、德國、日本、臺灣，工廠每處理1噸廢電池分別會得到一定數額的政府補貼。瑞士等歐盟國家相繼提出“延伸企業社會責任”理念，針對廢電池回收，將由生產廠商負責最終回收處理。在我國，這些產業盡管已經起步，但還有許多規章需要完善，還有賴于許多懷有夢想的人士去推進。

“眾多環保項目中，廢電池與廢紙、塑料瓶、易拉罐等并列其中，它們之間有什么區別?”當這個問題拋出后，王自新沉沉地嘆了一口氣。只這一個“唉!”字，讓聽者分明感受到期望中夾雜的無奈，前行中背負的重擔。

“廢電池是一個非常特殊的環保項目，這么多年是一個焦點、難點，熱點”，王自新擲地有聲地說。

這也許正是王自新十年來與廢舊電池博弈而成果甚微的原因所在。

同是廢舊物品回收，廢紙，塑料瓶等則有著完全不同的命運，其回收產生經濟效益，吸引著大量人群參與，形成了完整的產業鏈。而干電池回收經濟效益微薄，企業缺乏投入的積極性。后端不能產生經濟效益，前端有償回收難以實現。在沒有經濟利益驅動下回收干電池意義更大，這將從根本上改變公眾對環境資源的態度。我們與環境不應是利益交換的關系，而是無條件地熱愛它，保護它。

王自新談到廢舊電池回收艱難進行的癥結所在時說：“不應僅僅為了賣點，炒作而宣傳，而是從使用者的角度去考慮問題，落實到具體細致的工作。很多人知道廢電池要回收，但是沒有方便的設施，如何讓百姓方便地參與。務實最重要!”。

務實的理想主義者

走過10年，王自新為廢電池回收處理也吶喊了10年。回頭想想，他是在認認真真全職地做一份有益于公眾的事業，這便是他對自己的最好回報。

如今，王自新更加清楚自己的責任和目標：“開始創業時，由于不太了解，我考慮在產業化格局建成后，通過工廠化處理廢舊電池能產生利潤。但是，2001年河北易縣的項目下馬之后，我就不再考慮利潤。現在我非常清楚，廢舊電池回收處理，不可能再談什么企業利益。達到收支平衡，以保持正常地做一件有意義的事情，這是最簡單的一個目標。我只是為了根治廢電池問題的理想在奮斗。”

媒體稱王自新是“環保狂人”，但見到他本人，眼看著他獨自組織會場，打印文件，忙里忙外，看著他略顯疲憊的面色，聽著他脫口而出關于廢電池回收的各種數據，法規、文獻，我深深地認同他對自己的定位：一個很實干的人，一個把廢電池當成事業來做的人。

“我有一個夢想，就是盡快看到中國廢電池污染得到根治的那一天。在此之前，我的工作是絕對不會停下來的”，王自新說。

廢電池回收建議：

1　回收意識的培養就是生活習慣的養成。

2　廢舊電池不要亂扔，不要和其他垃圾混淆。

3　用塑料袋等不會造成腐蝕的容器盛放廢舊電池，如果用紙盒收集里面襯一層塑料布。

4　不要用金屬容器盛放，因為電池腐蝕后放出氫化鈉等物質有腐蝕性。

對廢舊電池回收的建議范文第4篇

    論文摘要: 廢舊電池的隨意丟棄會帶來嚴重的環境污染以及資源的浪費,同時其回收再利用的空間也較大。目前我國在廢電池的處理和回收利用上仍然存在許多問題,如何建立和健全我國的廢電池回收利用機制,成為我們應當關注的重點。 

    伴隨我國科技水平及社會生活水平的不斷提高,越來越多的電子產品被人們購買和使用。而電池作為一種便攜式能量儲存器,消耗量與日俱增,其所含的重金屬等物質一旦進入環境中的土壤、水體等,會對人體造成不同程度的危害;同時,如果有合適的處理方法,這些重金屬又有很大的回收利用價值。目前,我國在廢電池的回收處理上還處于起步階段,仍然具有很大的發展空間。如何根據我國廢電池回收處理的現狀,提出合理的解決辦法,已經成為一個刻不容緩的問題。 

    1 廢電池對環境的危害 

    電池中含有大量的有毒有害物質,如果進行隨意的丟棄,其對環境造成的影響也是相當巨大的,科學調查顯示,一顆紐扣電池一旦隨意丟棄,可以污染掉高達60萬升的水體,約等于正常人一生的用水量。概括起來,廢電池的危害主要有以下幾個方面: 

    1.1 酸、堿電解質溶液的污染 

    廢電池中含有大量的酸性和堿性溶液,特別是經過雨水的沖刷和淋溶之后,會對附近的水體和土壤的PH值造成影響,導致土壤及水體的酸化或堿化,水體PH值的改變直接影響水中生物的生長繁殖;同時,環境的改變也會對人類的健康造成影響。 

    1.2 重金屬污染 

    從電池的主要結構可以看出,電池中含有大量的重金屬,總的來說主要有Zn、Hg、Cd、Ni、Pb等,這些重金屬一旦流入生態系統并進入食物網,會對人體的健康造成諸多不利影響。 

    汞特別是有機汞化物具有極強的生物毒性和極長的腦器官生物半衰期,能引發中樞神經疾病;鉛會導致人體精神紊亂及消化系統的損害等;鎘具有致癌性,是引發疼痛病的元兇;鎳、鋅的毒性相對較小,同時還是人體必需的微量元素,但是如果攝入過多,同樣會對人體造成一定的危害。 

    1.3 其他污染類型 

    除了酸、堿電解質以及重金屬的污染,廢電池的隨意丟棄和處理也會帶來其他方面的污染。例如:廢電池在進行焚燒處理的過程中釋放的污染物對大氣造成的危害;在廢電池集中清運、貯存過程中由于管理不善,造成局部地區更加嚴重的污染問題等等。 

    2 我國廢電池處理的現狀 

    我國是電池的使用大國,對廢電池進行資源化回收利用對于環境的保護以及資源的再生都有著極大的效用,然而就目前我國的廢電池回收處理現狀來看,仍然存在大量的問題。 

    2.1 缺乏相關教育,個人意識淡薄 

    由于對廢電池相關影響的知識教育的卻乏,大部分人認識不到廢舊電池對環境危害的嚴重性,環保意識的淡薄使得群眾不能積極主動的參與到舊電池的回收處理上,致使許多的電池回收設備形同虛設,并不能夠很好的利用起來。 

    據調查,目前我國電池的年使用量高達70億左右,并以每年10%左右的速度在增長,然而其回收力度卻不足2%。較低的回收水平也導致廢電池的處理難以產業化、規模化。 

    2.2 處理技術的要求高,利潤低 

    由于廢舊電池中含有大量的有毒有害物質,特殊的結構又決定了其處理難度的升高,加上處理水平和經濟條件的制約,使得廢電池的回收很難向產業化發展。同時該產業較低的處理利潤很難吸引較多的投資者投資處理,給廢電池的回收處理帶來一定的困難。 

    2.3 相關法律制度的缺乏 

    到目前為止,我國仍然缺乏對廢舊電池處理的相關法律法規,因此,使得生產者、消費者和使用者之間很難分清各自應當承擔的責任。由于缺少法律的制約使得一些正式的回收處理廠商經常面臨回收量不足的困境;另一方面,一些對環境污染較大的小加工作坊由于技術上的難以跟進及設備的缺乏,不但使得廢電池中的有用物質很難得到回收利用,還會帶來更加嚴重的二次污染。

    3 我國廢電池回收的發展建議 

    3.1 開發新的回收利用技術 

    在傳統的廢電池回收利用中,主要用到的是濕法冶金處理工藝和火法冶金處理工藝。其中濕法工藝是利用重金屬鹽可以與酸發生反應生成各種可溶性鹽的特點,進而用電解等方法進行分離提純;火法工藝主要利用金屬化合物高溫下的氧化還原反應得以將其回收利用。兩種方法在處理過程中有一定的優越性,也存在一定的二次污染問題,如電解過程中水體的污染以及高溫下的熱污染等等。 

    因此可以對傳統的處理工藝加以改進,比如加入一些預處理的工藝,從而簡化傳統工藝的工作條件,減少其帶來的一些污染;再者可以增加一些后續處理設備,盡量使產生的二次污染危害最小化。 

    3.2 提高群眾意識 

    加大關于廢電池的危害及處理過程的教育力度,增強民眾的環境保護意識,從回收源頭上解決處理難題,實施分類回收和處理方針,盡量做到回收的規?；?、正式化。 

    3.3 完善相關法律法規 

    良好的法律制度是市場經濟中企業健康發展的有效外部力量,在我國廢電池回收市場的發展上應當逐步建立和健全相關的政策,明確企業及相關人員的責任、義務、權力和處罰條件,建立完整的廢電池回收、處理體系,實施企業化管理模式,關閉不符合環境要求的小作坊,對存在問題的回收企業實行整改,逐步完善回收處理市場。 

    3.4 實施合理的經濟手段 

    由于我國電池價格普遍偏低,造成對消費者的錯誤引導,因此可以通過對電池進行合理定價(將污染治理的部分費用并入商品的價格中)來減少電池的使用,同時對電池的生產企業征收合理的環境治理費用。將這些費用利用到廢電池的回收和利用上,對回收利用企業給予補貼,提高其回收生產積極性。 

    4 總結 

    廢電池的隨意堆放和處理對環境造成的影響大,嚴重危害人體健康,因此對廢電池的回收利用很有必要。目前我國對廢電池的回收利用還剛剛起步,仍然面臨著諸多問題,更應當提高認識、加強管理,多學習其他國家先進的處理模式,做到科學的、系統化的回收利用,以實現廢電池的減量化、無害化和資源化。 

    參考文獻:

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    [4]白青子,白云起,鐘乃良.廢電池回收利用與二次污染的防治〔J〕.中國資源綜合利用,2004,(5):30-32. 

對廢舊電池回收的建議范文第5篇

關鍵詞電動汽車；電池回收；環境保護；排隊論；Anylogic

中圖分類號X705；TP391文獻標識碼A文章編號1002-2104（2013）06-0169-08doi：103969/jissn1002-2104201306025

汽車產業是國民經濟的重要支柱產業，進入21世紀以來，我國已經成為世界上的汽車擁有量大國。根據公安部的統計消息，截止到2012年6月底，全國汽車保有量為1.14億輛。但是能源緊張和環境問題也隨之而來：目前，我國原油對外依存度接近50%，原油消費中一半以上是交通用油；我國已成為全球第二大CO2排放國，我國環境監測數據表明空氣中污染物總量的超過60%來自汽車。中國走低碳經濟道路就必須大力發展低碳工業，電動汽車憑借使用清潔能源和減少排放總量的優勢，成為提高汽車產業競爭力，保障能源安全和發展低碳經濟的新目標。同時，國務院印發了《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020）》。未來十年，甚至幾十年內將是電動汽車研發與產業化的戰略機遇期。但是電動汽車（本文指純電動汽車）的發展也會面臨一些問題，尤其是在電池（本文指鉛酸蓄電池）報廢周期，廢舊電池中含有鉛、鎳、鈷、鋰等金屬材料和電解液，廢舊電池一旦不能得到有效的處理，不僅造成資源的浪費，對環境的污染也尤為嚴重。Wen等指出隨著電動汽車的普及，大量的報廢蓄電池會給我們的生活環境帶來巨大的壓力[1]；Zdeněk和Notter等認為蓄電池的生產會產生大量CO2[2-3]，因此廢舊電池的處理成為發展電動汽車產業的當務之急。而回收廢舊電池可以減少對金屬能源的開采，降低電池的生產成本[4-6]等，同時鑒于國家相關法令、社會責任、經濟利益以及人們環境和資源保護意識，合理的廢舊電池回收處理方式就被提上日程。不可否認，未來電池回收利用鏈條將得到強勁地發展。如何管理好電池回收工作，更重要的是哪些環節和因素會影響電池回收以及它們對電池回收的影響程度，將成為關系著未來電動汽車產業發展，乃至環境保護問題的重要問題。但目前研究也存在一些不足，特別是對于電池回收影響因素的數量分析，還缺少系統的的定義和研究，因此，本文基于排隊論理論，從仿真的角度， 對電池回收系統中的主要對象汽車、電池以及汽車電池匹配進行模擬，應用Anylogic仿真平臺，搭建電動汽車電池回收的排隊論模型，進而研究電池回收問題，分析汽車、電池生產速率，汽車、電池壽命，電池更新次數以及電池翻新率等對電動汽車電池回收整體的影響程度，最后得出相關政策建議。

宮大慶等：基于排隊論的電動汽車電池回收建模與仿真研究

中國人口·資源與環境2013年第6期

1文獻回顧

隨著電動汽車數量的增長，廢舊電池將大量產生。廢舊電池的回收原因可歸結為三個方面：一是保護環境。電動汽車用動力蓄電池中含有鉛、鎳、鈷、鋰等金屬材料和電解液，如果廢舊電池得不到有效回收處理，會造成資源浪費和環境污染[1-3]；二是節約資源。使用回收過的蓄電池材料可減少對金屬礦產的開采，節約對金屬礦產的使用[4-5]；三是降低成本。對回收的蓄電池進行充分利用可降低蓄電池的生產成本[6]。

基于電池回收的重要作用，大量文獻對此進行了研究。電動汽車電池回收從更大的概念上講，包含在廢舊電子產品回收和固體廢棄物回收諸多概念之中，廢舊電池與其他廢舊產品回收面臨類似的問題。通過對大量文獻的梳理，現有研究主要包括回收過程研究、回收方法和模式總結、回收影響因素探索以及回收敏感性分析等。

回收過程研究是研究的基礎。Ishihara等認為鋰電池生命周期主要包括生產、使用、回收和翻新等過程[7]；鑒于處理、回收、翻新、重新使用組成的電池回收的閉環物流系統，Kannan等建立了多階段、多周期、多產品的數學模型，并且運用遺傳算法分析回收系統的經濟性[8]；Hischier等從廢舊電子產品回收角度，運用物流分析方法（MFA）和生命周期評估方法（LCA），評價回收過程對環境的影響[9]。

基于對回收過程的分析，會產生不同的回收方法和模式。Ploog和Spengler等通過數學模型和lingo程序評價某種回收模式[10]；Sodhi和Reimer系統地介紹了整體回收、分解回收、融化回收幾種不同的回收方法，并且基于不同的回收模式，建立以成本收益為目標函數的數學模型，闡述電池回收問題[11]；Nagurney和Toyasaki同樣采用數學方法論證了廢舊資源、回收者、處理者、消費者和需求市場組成的電子產品回收處理模式的可行性[12]。Savaskan等將廢舊產品的回收活動分為“制造商自營回收”、“零售商負責回收”以及“第三方委托回收”三種組織模式，通過對這三種分散化模式進行比較，認為零售商負責回收效率最高[13]。

不同的回收模式下存在共同的影響因素。Wen等調查分析了回收率在電子產品回收中的重要作用[1]；Vyrynen和Salminen運用統計方法指出，隨著電動汽車的發展，提高回收率來增加電池使用壽命是蓄電池產業可持續發展的必要條件[14]；進而，Sidiquea等基于面板數據，分析了影響回收率的因素（消費情況/回收工藝/收入狀況/人口特征）[15]。Schaik和Reuter從系統動力學角度分析了產品設計對回收和環境的影響[16]。Zackrisson等運用生命周期評估方法，認為通過提高電池技術來延長電池的使用周期，可以減少電池使用過程中對環境造成的影響[17]。

不難發現，現有研究圍繞廢舊產品回收，從不同角度進行了研究和探討，同時對影響回收的具體因素分析，特別是這些因素對回收整體的影響程度等，即敏感性分析（whatif）[18]，也正日益引起人們的關注。Schiffer等提出了一個生命周期模型，這個模型可以比較不同的運行條件，不同的系統規模，不同的電池技術對電池壽命的影響[19]。同時系統動力學被引入這種定量分析中，Dyson和Chang應用系統動力學，研究固體廢棄物產生的不同條件[20]；Georgiadis和Besiou基于閉環物流思想，建立了廢舊電子產品的系統動力學模型，進一步進行敏感性分析，討論不同因素對經濟發展和環境可持續發展的影響作用[21]。

通過對文獻的梳理，本文發現關于電池回收的影響因素數量分析，還缺少統一的定義和研究，同時系統動力學方法作為連續系統建模仿真方法中的一種，適用于面向具體問題建模分析， 是一種定性與定量相結合、系統的方法，該方法的不足之處是對個體的同質性假設。因此，本文基于排隊論理論，從仿真的角度，研究汽車、電池生產速率，汽車、電池壽命，電池更新次數以及電池翻新率等對電動汽車電池回收整體的影響程度。

2電動汽車電池回收概念模型

本文研究的前提是“零售商負責回收”模式以及整體回收方法。電動汽車電池回收模型研究車和電池匹配行為，分析影響電動汽車電池回收的影響因素（汽車數量、汽車壽命、電池壽命、電池翻新率以及電池更新次數等），以及這些影響因素對電動汽車電池回收（報廢車比例、報廢電池比例以及汽車重復使用電池比例等）的影響程度等，為行業政策制定提供參考。本文研究的主體包括電動汽車、電池以及實現電動汽車電池匹配的消息模型，根據資料整理，電動汽車生命周期包括生產、正常行駛、更換電池和汽車報廢四種狀態，電池生命周期則需要經過等待使用、使用中、電池更換、翻新和報廢一系列循環過程，外部環境考慮的主要是國家電動汽車電池回收政策。因此本文設置的電動汽車電池回收概念模型如圖1所示。

圖1概念模型

Fig.1The concept model

3簡單排隊論模型

考慮電動汽車的不同狀態、電池的一系列循環過程以及電動汽車和電池的匹配行為，結合排隊論理論的研究過程，因此本文用排隊論方法建模。

參照胡運權等[25]，一個電動汽車生產運行過程可以看成是一個排隊系統中的生滅過程?！吧北硎酒嚮蛘唠姵氐纳a，“滅”表示汽車或者電池的報廢。

令N（t）表示t時刻排隊系統中的汽車或者電池數量。

假設N（t）=n，（n=0，1，2…）則從時刻t起到下一個汽車或者電池到達時刻止的時間服從參數為λn的負指數分布（或其它分布）。

假設N（t）=n，（n=0，1，2…）則從時刻t起到下一個汽車或者電池處理完的時間服從參數為μn的負指數分布（或其它分布）。

當系統達到平穩狀態后的狀態分布，記為pn（n=0，1，2…）。

根據相關原理，可以求平穩狀態的分布為：

pn=Cnp0（n=1，2，…），

其中Cn=λn-1λn-2…λ0μnμn-1…μ1，（n=1，2，…）；

p0=11+∑∞n=1Cn，其中∑∞n=1Cn收斂。

汽車或者電池排隊論模型類似于共享資源服務模型M/M/S/∞，其是指，汽車或者電池按照一定分布（負指數分布）到達，系統服務資源數為S個（無窮大）。

則平均服務隊長：

記pn=p（N=n）（n=0，1，2…）為系統達到平穩狀態后的隊長N的概率分布；

依據排隊論可以實現不同車和電池的匹配行為，并且報廢車數量、報廢電池數量、車總量以及電池總量等都可以依據排隊論的基本結論，如平均隊長等計算出來。

4基于Anylogic的仿真模型

依據概念模型，電動汽車電池回收模型主要包括消息模型、電池模型以及汽車模型等。文章建模所采用的平臺為AnyLogic 6 University版，采用的編程語言為Java。

4.1配對模型

汽車和電池之間的配對，需要一定的機制來實現，本文使用類模式完成，包括汽車類（carID（汽車ID）、carPD（汽車生產時間）、carLT（汽車生命周期））、電池類（batID（電池ID）、round（循環次數））以及汽車電池類（carmsg（汽車類信息）、batmsg（電池類信息））。類模式在保障汽車、電池相互獨立情況下，可以實現電池安裝、電池更換以及汽車報廢后的電池處理等行為。

4.2電池模型

電池使用過程中，需要考慮許多因素，比如電池壽命、電池翻新率以及電池更新次數等。

4.2.1電池壽命

電池在運行過程中，首先會受到其最大壽命Lifemax的影響，只有當Life（battery，batID）≤Lifemax時候，電池才處于系統循環中?？紤]電池翻新次數K（K≥1），因此電池的實際使用壽命可以擴展，即Life（battery，batID）≤K*Lifemax。

4.2.2翻新率

電池在超過其壽命Lifemax時候，即Life（battery，batID）>Lifemax，電池通過經銷商回收系統得以翻新重新使用。電池報廢翻新的分布情況F可以直接影響重新進行系統的電池數量，我們假設其分布為伯努利分布，即F=Bernoulli（α）其中，α為翻新因子（以下稱翻新率），表示回收的電池以α的概率方式進行翻新，以1-α的概率方式直接報廢掉。

4.2.3翻新次數

同樣，電池在超過其壽命Lifemax時候，即Life（battery，batID）>Lifemax，電池可以翻新重新進行系統中去。但翻新次數K有上限M的限制，只有K

4.3電動汽車模型

電池使用過程中，同樣需要考慮汽車情況，比如汽車的需求狀況直接決定電池的產量，汽車的生命周期影響電池狀態的變化等。因此用一個三元組來表示汽車：cars（carID，carPopulation，carLife），其中：carID 表示汽車ID，carPopulation表示汽車數量，carLife表示汽車壽命。

4.3.1汽車數量

電池生產量Y的多少，很大程度上取決于汽車生產的數量X，即Y=F（X），并且只要能保障汽車正常運行的電池數量，即是最優的電池數量，即MinY。因此電池數量不應該很多，否則容易造成資源浪費，環境污染，同時也不能很少，容易引起汽車產業的發展滯后。

4.3.2汽車壽命

在一個汽車壽命周期內Life（car，carID），汽車的生命周期的長短會影響電池需要更換的次數，在電池壽命穩定情況下，汽車壽命越長，電池需要更新次數K1越多，即K1=C* F（carLife），其中C為大于0的正數，F為汽車壽命函數。

基于上述模型，本文設置的電動汽車電池回收仿真模型如圖2所示。

在圖2中，汽車（carManu）和電池（batManu））按照一定的速率生產，分別進入排隊系統（queue和queue1），之后進入電動汽車電池組裝階段（combine），組裝好的電動汽車，經過又一個排隊系統（queue2）進入電動汽車運行狀態（delayPowerOut），汽車經過一個電池生命周期，將逐漸（queue3）進入電池更換狀態（split），待汽車逐步（queue5）安裝好新的電池后（combine1），只要滿足汽車壽命要求（selectOutput），電池汽車開始新一輪運行（queue2）否則電動汽車將經過排隊（queue7）、卸下電池（split1）、排隊（queue8），從而最終報廢（sink）。在這一排隊系統中，還有兩條排隊是同時進行的：其一是，電動汽車更換的電池和分解的電池將同時得到回收處理（queue4），當電池未達到其翻新次數上限情況下（selectOutput2），會以概率的形式（selectOutput1）進行翻新處理，重新進入排隊系統（delay1），等待重新使用（queue6），否則，回收的電池直接被廢棄掉（sink1）；其二是，電動汽車在安裝新電池開始新一輪運行情況下，包括兩個路徑可以選擇（queue6、queue9）。

汽車和電池之間的配對，本文基于類模式，具體運用排隊形式完成。系統中存在三條隊，汽車隊、電池隊以及安裝電池后的汽車電池隊，通過三條隊的合并與分離，如圖1所示，queue，queue5和queue8表示汽車隊，queue1，queue4，queue6和queue9代表電池隊，queue2，queue3和queue7表示汽車電池隊，因此汽車和電池就完成了配對，電池可以不斷循環，汽車可以周而復始正常運行，直至汽車、電池報廢。

基于仿真模型，本文進一步做仿真實驗分析。

5仿真實驗分析

因為AnyLogic 6 University是基于JAVA編寫的，仿真程序可以編譯生成Java Applets，支持Web頁面上運行，因此，文章仿真所采用的平臺為AnyLogic 6 University版。

在AnyLogic 6 University版中新建7個統計變量分別統計汽車總量、電池總量、報廢汽車數量、報廢電池數量、汽車重復使用二/三/四次電池數量，從而度量電動汽車電池回收情況進而得到報廢車比例、報廢電池比例以及二/三/四手電池使用比例。

仿真過程不考慮汽車電池更換時間以及電池從翻新到重新使用的時間，回收率設為1，其他設置與說明具體見表1。

電動汽車的發展目前還處于起步階段，相關數據比較少。因此，本文在參考《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》[23]以及《新能源汽車動力電池行業深度研究》[24]數據的基礎上做模擬仿真研究，仿真研究可以清楚發現各個

參量之間的數量關系。

5.1仿真實驗

5.1.1仿真實驗1：改變電池生產速率

取模型30次仿真結果的平均值（其它參數設置見表2）得到圖3-a。

仿真結果的T檢驗（當電池生產速率為1，報廢車數量為38，以此為例進行T檢驗）：

根據大數定律，樣本量為30情況下，可以認為樣本服從正態分布。根據樣本的T檢驗置信區間（置信度為95%）：

（X—-t（α/2，df）Sn，X—+tα/2，dfSn）

其中，X—為樣本均值，t為統計值，α為風險，df為自由度，S為樣本標準差，n為樣本數量。

則其置信區間為[36，39]。說明，模型95%的仿真結果位于區間[36，39]中，文章取均值X—=38做為模型仿真的最終值（下同）。

圖3-a顯示出，電池生產速率4的情況下，處在各種變化的分水嶺上，報廢車比例會處于最低點，而報廢電池比例等其它指標情況會處于相對穩定的狀態下；與此同時，電池速率從1變為2時候，對整體影響較大，報廢車比例會迅速下降約10%，其它指標則會平均增加5%。

5.1.2仿真實驗2：改變電動汽車生產速率

根據實驗1中1∶4的生產比例（下同），研究汽車生產速率對整體的影響程度。取模型30次仿真結果的平均值，具體見圖3-b（其它參數設置見表1）。

從圖3-b可以看出，只要按照電動汽車生產速率：電池生產速率為1∶4比例安排生產，不管電動汽車生產速率如何變化，報廢車比例、報廢電池比例以及重復使用電池比例都會處于一個穩定的狀態。

5.1.3仿真實驗3：改變電池壽命

取模型30次仿真結果的平均值，具體見圖3-c（其它參數設置見表1）。

從圖3-c看出，報廢電池比例和重復使用電池比例，會在電池壽命初始階段變化明顯：當電池壽命由12個月增加到24個月時候，報廢電池降低12%左右，重復使用電池比例則平均降低4%左右；當其壽命增加到一定程度時候，如48、60個月情況下，各項指標雖然仍然處于下降狀態，但變動不明顯。另外，發現一個現象就是，報廢車比例會隨著電池壽命的變化而變化，其實這只是個假象。

5.1.4仿真實驗4：改變汽車壽命

取模型30次仿真結果的平均值，具體見圖3-d（其它參數設置見表1）。

圖3-d可以發現，以汽車壽命120個月為基準，當汽車壽命變化增加60個月時候，報廢車比例迅速下降約10%，而當汽車壽命減少60個月時候， 報廢車比例則會增加20%之多；另外，報廢電池比例以及重復使用電池比例變動不明顯。

5.1.5仿真實驗5：改變電池更新次數

取模型30次仿真結果的平均值，具體見圖3-e（其它參數設置見表1）。

圖3-e發現，電池更新次數從1增加到2情況下：報廢電池比例會迅速下降15%，隨著電池更新次數的增加，報廢電池比例會緩慢下降，直到更新次數為4的時候，報廢電池比例達到最低點；三手電池使用比例急劇增加20%左右，但隨著更新次數增加保持不變。電池更新次數從2增加到3情況下：四手電池使用比例快速增長7%左右，也隨著更新次數增加而保持不變。二手電池使用比例則會一直維持在50%左右。電池更新次數對報廢車比例影響較小。

5.1.6仿真實驗6：改變電池翻新率

取模型30次仿真結果的平均值，具體見圖3-f（其它參數設置見表1）。

圖3-f不難看出，當翻新率從0.5增加到0.9時候，報廢電池比例會從70%左右迅速下降到只有16%之多，二/三/四手電池使用比例，則分別從43%提高到78%左右、17%提高到31%上下、6%提高到11%左右，幾乎都是提高了一倍；與此同時，報廢車的比例幾乎沒有發生變化。

5.2仿真結論

從以上仿真實驗發現，電池和電動汽車生產速率、電池壽命、汽車壽命、電池翻新次數以及電池翻新率等因素對報廢車比例、報廢電池比例以及汽車重復使用電池比例等的影響程度差異比較明顯，具體的：

5.2.1電池生產速率

實驗1發現，電池生產速率4的情況為最優生產比例，因為電池生產速率4的情況下的報廢車比例則會處于最低位，同時報廢電池比例也不會出現高位的情況。電池生產速率在區間[1，2]變化對仿真結果的影響相對較大，分析原因是：電池生產速率對仿真結果的影響程度，會受到電池和汽車的相對壽命RL的約束（RL= Life（car，carID）） / Life（battery，batID）。在一個汽車生命周期內，RL越大（電池翻新次數固定），電池循環使用的次數越多，電池生產速率對仿真結果影響越大；反之，則反之。同時隨著電池生產速率的持續增加，各項仿真結果變化不大，其原因也是電池和汽車的相對壽命RL的影響，此時RL=1。

5.2.2電動汽車生產速率

實驗2的前提是，電動汽車生產速率與電池生產速率按照1∶4，2∶8，5∶20，10∶40以及20∶80的比例進行生產，由此導致結果的一致性，這樣說明模型是可信的。

5.2.3電池壽命

從實驗3可以看出，報廢車的數量基本處于穩定狀態，也說明了系統的可信性；電池壽命在區間[12，24][24，36]之間變化對仿真結果影響較大，分析原因也是電池和汽車的相對壽命RL的影響；報廢車比例會隨著電池壽命的變化而變化，原因是排隊現象的產生，而排隊情況的發生則根源來自于電池和汽車的相對壽命RL，當RL比較大時，需要大量的電池，RL比較小時，則需要少量的電池，本實驗中報廢車的數量是確定的，而排隊進入系統的車會隨著電池壽命的不斷增加而逐漸減少，由此導致報廢車比例出現下降趨勢。

5.2.4汽車壽命

從實驗4中可以看出電池的各種指標數值基本處于穩定狀態，同樣說明了系統的可信性；相對于區間[120，180]，區間[60，120]對電池各項指標影響稍微大一些，從絕對數量上看，后者對仿真結果的影響會更加明顯，其原因與實驗1和3相同，汽車壽命對仿真結果的影響同樣受到電池和汽車的相對壽命RL的約束；另外從仿真結果還可發現，報廢汽車數量及其比例直接受汽車壽命的影響。

5.2.5電池更新次數

實驗5中，汽車的各種指標數值基本處于穩定狀態，同樣說明了系統的可信性；對于電池更新次數在區間[1，2]變化時，報廢電池比例變化比較明顯的原因同樣是電池與汽車的相對壽命RL的影響；另外從仿真結果還可發現，電池更新次數越多，報廢電池比例都會不同程度降低，綜合考慮各種情況以及本實驗的條件，當更新次數為4的情況下，系統處于最優狀態。

5.2.6電池翻新率

實驗6中，汽車的各種指標數值同樣處于穩定狀態，也說明了系統的可信性；同時從仿真結果總結出，電池翻新率對仿真結果的影響是數量級的，同時，隨著翻新率的提高，這樣影響會越來越大。

6研究結論

傳統汽車行業對產業結構調整和環境保護，都提出了嚴俊挑戰，發展電動汽車是提升汽車產業競爭力、保障能源安全和發展低碳經濟的重要途徑。但是，隨著電動汽車產業發展，將來會產生大量電池，如何去回收處理電池必將是一個人們遲早要面對的問題，這就要求人們從總體上把握電池回收的機制，清楚哪些因素會影響電池回收以及這些因素對回收的影響程度等。

本文基于排隊論，應用Anylogic仿真平臺研究電池回收問題。研究得出了許多重要結論，如電動汽車生產速率與電池生產速率生產比例應為1∶4；電池更新次數為4次等。因此，人們需要：

（1）在實際生產中，我們應該按照電動汽車、電池生產比例進行生產，這樣既可以減少報廢電池和報廢車的比例，更重要的是可以增加循環使用的電池數量及其比例，節省資源和保護環境；根據電池和電池汽車相對壽命情況，合理安排電動汽車和電池的生產速率，科學計算電池翻新次數等問題。

（2）在可以延長電池壽命的情況下，應該大力提倡這種技術，從根源上解決廢舊電池的污染回收問題，節省生產電池的材料成本。但同時我們要衡量技術的投入產出問題，在不能延長電池壽命情況下，可以增加汽車重復使用電池比例，這樣也可以減少電池生產量。只有對技術的投入產出做出準確度量，才能提供電動汽車產業持續發展的動力。汽車壽命面臨同樣的問題。

（3）在實際運營中，應該大力發展電池翻新技術，最大程度的實現電池的重復利用，節省材料投入，保護環境。

總之，本文的相關研究結論可以幫助人們在發展電動汽車產業同時，清楚哪些環節，哪些因素對電動汽車電池回收工作影響深遠，實現電動汽車產業的可持續發展。

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