傳統(tǒng)木匠在制作家具時(shí),有一些不常用的廢棄邊角料。 這些材料扔了太可惜了,但是一些工匠用這些廢料制作有趣的物件。 如何合理利用這些材料,制造實(shí)用的游戲? 本文梳理了一些邊角料加工實(shí)例,為廣大木工愛(ài)好者提供了變廢為寶的思路。
示例1 :鍵盤鍵帽
成品是鍵盤帽,可以拆開(kāi)安裝在鍵盤上使用。 具體樣式如下圖所示。
鍵盤帽
可以和手工鍵盤支架組合使用。
使用的工具有測(cè)量工具(游標(biāo)卡尺)、刨刀、鋸片切割工具、夾持工具、防護(hù)工具)、橡膠等。
鍵帽的制作步驟如下。
1 )用帶有刀刃的18mm的鋸齒或鋸子取下鍵帽的圓形(喜歡小的一方的話用16的鉗子刃)打孔的話會(huì)變得零散。 對(duì)于厚木材,比先切書(shū)簽材料效率更高,質(zhì)量也更可控。
2 )用300目、800目、2000目金剛石磨粒磨碎,用5000目、7000目磨出鏡面。
3 )從廢鍵帽上取下菊花打磨平整,避免與普通鍵帽形成角度。
4 )在加工鍵帽背面不打孔,用ab粘接劑粘接。
5 )鍵帽完成。
鍵盤制作的流程如下。
制作1:家具和普通手持設(shè)備。 大致形狀如下圖所示。
2 )挖溝,(可根據(jù)手腕大小改變尺寸,使其更舒適),打磨成品。
鍵帽的鍵盤支架完成了。
實(shí)例2 :仿官方手機(jī)充電插座
實(shí)物可以如下所示,將手機(jī)放在這個(gè)“插座”上充電。 工作中可以隨手插,離開(kāi)時(shí)可以拔。 簡(jiǎn)單易行,美觀小巧。
需要的工具有廢板、數(shù)據(jù)線、鉆頭工具、打磨工具等。
具體的制作過(guò)程如下
1 )在廢板上打孔。
2 )修正孔間距,填入數(shù)據(jù)線。
3 )打磨完畢。
即插即用的手機(jī)充電器完成了。
實(shí)例3 )鑰匙收納神器
實(shí)物照片如下,形似瑞士軍刀組,可用于收納鑰匙,非常實(shí)用。 制作過(guò)程也比較簡(jiǎn)單。
需要道具。 廢棄木料、沖擊鉆、木工銼、砂紙、柳釘?shù)取?/p>
制作過(guò)程其實(shí)是打孔、磨釘子兩個(gè)部分。
打孔
磨訂書(shū)釘
打孔
磨訂書(shū)釘
簡(jiǎn)單易用的鑰匙收納神器完成了! 心動(dòng)了也想動(dòng)手嗎?
其他對(duì)象
以下列舉了幾個(gè)民間木工加工的廢棄邊角料物件。 一起來(lái)看看吧!
1 .木制勺子
木制勺子的加工過(guò)程:
2 .木戒指(使用深色樹(shù)更漂亮) )。
3 .手機(jī)支撐架。
4 .自制鬧鐘。
其實(shí),每個(gè)木工的想法都不一樣,可以使用廢棄邊角料制作的物件也像星星一樣多,觀察木工的想象力很重要。 但是,好的木工,在制作家具時(shí)要盡量不留下邊角料。 另外,如果使用的是板材而不是實(shí)木,在利用邊角料的時(shí)候請(qǐng)不要忘記使用覆蓋邊的東西。 否則,甲醛可能會(huì)造成比想象中更大的危害。
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蘋(píng)果12一年可以賣3800—4500。 雖然也取決于顏色和內(nèi)存的量,但是如果顏色是黑色的或者內(nèi)存很大的話,二手價(jià)格會(huì)相應(yīng)變高。 當(dāng)然,也和手機(jī)的新舊程度有關(guān)。
蘋(píng)果官網(wǎng)二手iPhone12回收價(jià)格:年年無(wú)新計(jì)劃,升級(jí)換新iPhone時(shí),可享受原設(shè)備零售價(jià)50%的優(yōu)惠。 也就是說(shuō),iPhone半價(jià)回收,可以提前手機(jī)基本正常使用,外觀損傷不大。
廢舊輪胎被業(yè)界稱為“黑色污染”,我們知道其回收和處理技術(shù)既是世界性的課題,也是環(huán)境保護(hù)的課題。 據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),目前全球每年報(bào)廢輪胎15億條左右,每天產(chǎn)生廢舊輪胎400多萬(wàn)條。
焚燒輪胎的大氣污染
作為世界最大的汽車工業(yè)大國(guó),美國(guó)每年丟棄3億條以上的輪胎,歐洲每年也丟棄2億條以上的輪胎。 是世界上第二大輪胎生產(chǎn)國(guó)隨著國(guó)民對(duì)汽車需求的激增廢舊輪胎逐漸成為新的固體廢物污染源。 處理堆積的廢輪胎,也可以粉碎加工利用。
大量丟棄輪胎
廢舊輪胎加工橡膠粒效益分析
)1)廢舊輪胎每村回收成本500元,運(yùn)費(fèi)50元; )2)每屯水電成本為電費(fèi)100元。 )3)勞動(dòng)力成本,3人,每屯生產(chǎn)勞動(dòng)力成本70元)4)原料損耗及運(yùn)輸損耗率3%,成本60元; )5)其他不可預(yù)見(jiàn)的支出,每屯20元)6)每村生產(chǎn)成本合計(jì)800元
廢舊輪胎加工利潤(rùn)
根據(jù)每噸利潤(rùn)估算,預(yù)計(jì)每噸橡膠粒子價(jià)格為1800元,扣除每噸成本800元,每噸利潤(rùn)為1000元。 除30%的鋼絲外,每噸利潤(rùn)700元,以上僅為橡膠粒子產(chǎn)品利潤(rùn),對(duì)輪胎纖維、鋼絲不做測(cè)算。
介紹近年來(lái)在安防領(lǐng)域比較熱門的雙能(能譜) CT技術(shù)和基于深度學(xué)習(xí)的圖像識(shí)別技術(shù)。
安檢CT近十多年來(lái),隨著科技的發(fā)展和制造水平的提高,以通道式x機(jī)為主的安檢設(shè)備廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、海關(guān)、車站、檢察機(jī)關(guān)、大型活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)等場(chǎng)所,對(duì)預(yù)防和遏制爆炸、槍擊、行兇等事件具有重要意義。
p>車站安檢:通道式 X 光機(jī)的透視成像圖為物體在垂直于 X 射線平面的投影圖,投影圖中像素點(diǎn)表征射線衰減情況,難以穿透的區(qū)域(射線衰減大)以深色顯示,容易穿透的區(qū)域(射線衰減?。┮詼\色顯示。在通道式 X 光機(jī)的透視成像圖中,刀具、棍棒、等金屬危險(xiǎn)品具有較為明顯的輪廓和顏色,容易被識(shí)別出。
刀具識(shí)別:而易燃易爆的液體、固體爆炸物和毒品的透視成像圖與生活中常見(jiàn)的飲料、化肥、洗衣粉、奶粉等相似,難以被有效識(shí)別。通道式 X 光機(jī)進(jìn)行安全檢查時(shí),還存在空間分辨率有限、無(wú)法分辨出復(fù)雜背景中疊放的物質(zhì)、無(wú)法測(cè)定物質(zhì)的真實(shí)密度、也無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定物質(zhì)的有效原子序數(shù)等問(wèn)題。
上世紀(jì) 90 年代,美國(guó)的 Invision 公司和 L-3Comm 研發(fā)出了基于 X 射線的計(jì)算機(jī)斷層成像安檢設(shè)備,并相繼通過(guò)美國(guó)聯(lián)邦航空管理局(Federal Aviation Administration,F(xiàn)AA)的認(rèn)證,開(kāi)啟了基于 X 射線的計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù) 在 安 檢 領(lǐng) 域 的 應(yīng) 用。2018 年 12 月, 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) GB/T 37128-2018《X 射線計(jì)算機(jī)斷層成像安全檢查系統(tǒng)技術(shù)要求》正式發(fā)布,從功能、性能、電氣安全、電磁兼容適應(yīng)性和環(huán)境適應(yīng)性等多個(gè)角度規(guī)范了 X 射線的計(jì)算機(jī)斷層成像設(shè)備,使得安檢計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computed Tomography, CT)設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)收和使用有據(jù)可查,也為安檢 CT 設(shè)備的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在安檢領(lǐng)域的檢測(cè)手段中,CT 技術(shù)是比較成熟并逐漸成為重要的技術(shù)手段。由于 CT 技術(shù)能夠使得安檢無(wú)需開(kāi)箱,實(shí)現(xiàn)行李的快速、三維成像檢查,有效地識(shí)別隱藏的物體,其漏報(bào)率和誤報(bào)率遠(yuǎn)低于其他準(zhǔn)實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng),因此,該技術(shù)具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
與醫(yī)療CT和工業(yè) CT 相比,安檢CT的主要特點(diǎn)是:
1)被檢物種類復(fù)雜,多為體積較小的物品,采用低能量的 X 射線源;
2)以成像為主,同時(shí)關(guān)注空間分辨、圖象質(zhì)量及密度識(shí)別;
3)在結(jié)構(gòu)上,采用被檢物平移、射線源和探測(cè)器旋轉(zhuǎn)的掃描,掃描速度要求高;
4)系統(tǒng)具有智能分析及報(bào)警功能,輔以人工分析。
與傳統(tǒng)的 X 光機(jī)相比,安檢 CT 的主要特點(diǎn)是:
1)檢測(cè)時(shí)無(wú)需開(kāi)箱,實(shí)現(xiàn)行李的快速、三維成像檢查;
2)顯示內(nèi)容豐富,可以顯示被檢測(cè)物的三維圖像,能夠確定物質(zhì)厚度,有效地識(shí)別隱藏和疊壓的物體;
3)可準(zhǔn)確計(jì)算被檢測(cè)物質(zhì)的密度以及有效原子序數(shù),識(shí)別爆炸物和毒品;
4)可精確定位爆炸物 / 毒品在行李中的位置,降低了人為因素的影響;
5)漏報(bào)率和誤報(bào)率極低。
雙能(能譜)CTCT系統(tǒng)常以X光機(jī)作為射線源,假設(shè)其發(fā)出的射線是單一能量的,則根據(jù)比爾定律可得單色能量射線穿過(guò)物體衰減投影公式:
其中,I表示探測(cè)器工作通道接收到的被物質(zhì)衰減后的輻射強(qiáng)度,I0表示探測(cè)器通道接收的未衰減的輻射強(qiáng)度,μ表示線性衰減系數(shù)。p(s)為函數(shù)沿著路徑s的線積分投影值。
但是,通常只有使用同步輻射X光源或放射源作為射線源時(shí),射線才具有單一能量,此時(shí)單色投影公式才是準(zhǔn)確適用的。而CT系統(tǒng)的射線源多為X光機(jī),其發(fā)出的射線是具有連續(xù)多色能量分布的射線能譜,物質(zhì)對(duì)射線的衰減值是與能量密切相關(guān)的,不能簡(jiǎn)單利用單色投影公式作為投影數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)表達(dá)。
在實(shí)際系統(tǒng)中,多色投影的連續(xù)能譜分布不光由X射線能譜S(E)決定,還會(huì)受到探測(cè)器能量響應(yīng)函數(shù)μ(E)的影響,所以投影數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的能譜是一個(gè)綜合射線能譜。為了表述簡(jiǎn)潔,這里將綜合射線能譜稱為系統(tǒng)能譜,用D(E)表示:
綜合以上描述,將多色能量X射線衰減規(guī)律表示為:
式(3)也稱寬能譜射線條件下的Beer定律,以此為依據(jù)得到能譜射線投影公式:
式(4)較單色投影式(1)增加了對(duì)系統(tǒng)中能譜信息的表達(dá),理論上是一種更加精確的投影表達(dá)式。正是由于傳統(tǒng)CT成像無(wú)法處理能譜信息,只能將多色投影數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化近似為單色投影,所以才會(huì)在重建圖像中引入大量偽影信息。使用相應(yīng)的雙能CT重建算法,則可獲得被檢物的物質(zhì)信息。
雙能CT重建算法的簡(jiǎn)單思路與計(jì)算流程:X光雙能CT成像利用物質(zhì)對(duì)不同能量X光的衰減效應(yīng)不同的物理性質(zhì),采集兩套不同能量(譜)下的CT數(shù)據(jù),通過(guò)特殊的重建方法,以獲取比傳統(tǒng)單一能量得到的CT圖像更豐富的物質(zhì)分布信息。雙能CT可以近似重建任意單能下的衰減系數(shù)圖像或電子密度和等效原子序數(shù)分布圖像對(duì)等。一方面,雙能CT對(duì)于區(qū)分密度相似而原子序數(shù)有差異的物質(zhì)具有特殊優(yōu)勢(shì);另一方面,雙能CT可以很好地解決由傳統(tǒng)CT的多色譜造成的同種材料不同圖像和不同材料同樣CT值的問(wèn)題。由于雙能CT數(shù)據(jù)給出一系列單一能量衰減系數(shù)圖像(無(wú)硬化偽影),這樣的系統(tǒng)也被稱之為能譜CT。雙能CT技術(shù)在安檢領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。該技術(shù)能夠準(zhǔn)確地重建物質(zhì)的有效原子序數(shù)和密度信息,進(jìn)而達(dá)到分辨物質(zhì)種類的目的,有效地降低誤報(bào)率。
包裹實(shí)物圖:雙能CT在安檢物質(zhì)識(shí)別中的應(yīng)用:基于深度學(xué)習(xí)的圖像特征識(shí)別為了保證公共交通運(yùn)輸?shù)陌踩裕琗 光包裹安檢顯示系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用到各個(gè)機(jī)場(chǎng)和車站。但是,人為識(shí)別的效率和準(zhǔn)確率還是不夠高,因?yàn)槿藶橛^察大量的包裹圖像是一個(gè)枯燥的工作,安檢員會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間的工作中分心,很難保證危險(xiǎn)違禁物品在人為安檢過(guò)程中被漏掉,因此催生了自動(dòng)化智能安檢機(jī)的出現(xiàn)。當(dāng)前 X 光行包檢測(cè)主要依靠顏色分析法和形狀分析法,這兩種方法都是靠安檢員人工看圖和人工判圖,其準(zhǔn)確性依賴于安檢員的自身經(jīng)驗(yàn),速度受限于安檢員的工作負(fù)荷,兩者效率都不易進(jìn)一步提高。因此,面向高通量場(chǎng)景下,對(duì)行包中、和打火機(jī)等典型違禁品進(jìn)行高速自動(dòng)識(shí)別的需要,針對(duì)當(dāng)前人工看圖和判圖效率不足的問(wèn)題,研究并突破典型違禁品的圖像自動(dòng)識(shí)別匹配和原子序數(shù)特性分析等關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)行包中典型違禁品的自動(dòng)識(shí)別和匹配的能力,達(dá)到對(duì)典型違禁品較好的自動(dòng)識(shí)別,從而較大地提高安檢效率。
深度學(xué)習(xí)是通過(guò)逐層構(gòu)建多層網(wǎng)絡(luò),使設(shè)備獲得更細(xì)節(jié)的特征且計(jì)算效率較高,因而近年來(lái)受到廣大科研工作者的熱捧。深度學(xué)習(xí)技術(shù)在智能裝備領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大影響。
在Hinton科研小組贏得 Image Net比賽半年之后,Google和百度等公司都發(fā)布了新的基于圖像內(nèi)容的搜索引擎。它們繼承了Hinton在Image Net比賽中采用的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),并應(yīng)用在各自領(lǐng)域中,發(fā)現(xiàn)圖像搜索的準(zhǔn)確率得到了較大提升。Facebook 公司于 2013 年 12 月在紐約成立了新的人工智能實(shí)驗(yàn)室,聘請(qǐng)了深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的著名學(xué)者,卷積網(wǎng)絡(luò)的發(fā)明人Yann Le Cun作為首席科學(xué)家。2014 年 1 月,Google公司花費(fèi)四億美金收購(gòu)了一家深度學(xué)習(xí)公司Deep Mind,而百度公司在 2012 年就成立了深度學(xué)習(xí)研究院,2014 年 5月在美國(guó)硅谷又成立了新的深度學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室,聘請(qǐng)斯坦福大學(xué)的吳恩達(dá)教授擔(dān)任首席科學(xué)家。鑒于深度學(xué)習(xí)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的巨大影響,MIT Technology Review 將其列為世界十大技術(shù)突破之首。隨著區(qū)域性卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RCNN)的出現(xiàn),深度學(xué)習(xí)方法在安檢違禁物品智能識(shí)別中成為一種流行 的 算 法。 基 于YOLO(You Only Look Once) 和SSD(Single Shot Detection)兩種算法架構(gòu)的深度學(xué)習(xí)算法獲得的網(wǎng)絡(luò)可以直接輸出多個(gè)目標(biāo)以及這些目標(biāo)的位置,它們?cè)谟?xùn)練到算法實(shí)施過(guò)程更加的高效,這使得它們也成為安檢智能識(shí)別中的兩種主流算法架構(gòu)。而這兩種目標(biāo)識(shí)別算法架構(gòu)又是可以基于不同的卷積層階結(jié)構(gòu)的,為了提高識(shí)別的效果,在實(shí)際的實(shí)施過(guò)程中研究人員和工程師們首先嘗試的是改進(jìn)卷積層 的 結(jié) 構(gòu)。
Krizhevsky等 人 提 出 的Alex Net結(jié) 構(gòu)、Zeiler和 Fergus提 出 的ZFNET結(jié) 構(gòu)、Simonyan和 Zisserman提 出 的VGGNET結(jié) 構(gòu) 都 在YOLO和SSD目標(biāo)識(shí)別架構(gòu)中得到了嘗試。盡管這些不同卷積層結(jié)構(gòu)采用了不同的來(lái)表征圖像信息然后與全連接層的神經(jīng)元相連,但是在實(shí)際測(cè)試效果中,可以總結(jié)以下特性:卷積層越深,全連接層的維度越大,訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)識(shí)別效果越好,但是訓(xùn)練的時(shí)間以及識(shí)別算法的運(yùn)行時(shí)間都會(huì)增加,收斂的難度也會(huì)加大;訓(xùn)練樣本越豐富,結(jié)果也是越好,但是獲取樣本的時(shí)間人力成本也會(huì)增加。
深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法架構(gòu),同其他機(jī)器學(xué)習(xí)算法的目的一樣,深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種為了獲得輸入到輸出的非線性非顯式映射的算法。該架構(gòu)是通過(guò)不同階層的卷積核參數(shù)將原始數(shù)據(jù)(比如圖像)改變維度,然后再與神經(jīng)元多層鏈接。學(xué)習(xí)的過(guò)程就是迭代調(diào)節(jié)卷積核參數(shù)和神經(jīng)元參數(shù)的過(guò)程。該方法既可以使數(shù)據(jù)集中含有的先驗(yàn)知識(shí)影響到原始數(shù)據(jù)的輸入?yún)?shù)上,同時(shí)可以更好地限制模型參數(shù)在學(xué)習(xí)過(guò)程中的變化,保證其收斂。
對(duì)于采集的雙能CT圖像,要針對(duì)初始化輪廓、生長(zhǎng)準(zhǔn)則以及方向,考慮包裹中塊狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),現(xiàn)階段有研究人員采用一種改進(jìn)的幾何形變模型算法對(duì)圖像進(jìn)行分割。
圖像分割算法框架:研究人員采用Faster R - CNN進(jìn)行圖像的特征提取。Faster R-CNN 將區(qū)域建議和 Fast R-CNN 融合在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型中(區(qū)域生成網(wǎng)絡(luò) RPN層),用 RPN 網(wǎng)絡(luò)代替了 Selective Search,且預(yù)測(cè)的絕大部分高質(zhì)量侯選區(qū)可以在GPU中完成,使得目標(biāo)檢測(cè)的速度大幅度提升,產(chǎn)生建議框的網(wǎng)絡(luò)和目標(biāo)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步共享卷積特征,實(shí)現(xiàn)端到端的檢測(cè)。
Fast R-CNN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖,整體檢測(cè)框架大致為:該方法分為訓(xùn)練和檢測(cè)兩個(gè)階段,如圖所示,可以實(shí)現(xiàn)被檢物體的精確定位以及特征提取。
基于 Faster R-CNN 的燃爆物特征提取:結(jié)語(yǔ)雙能甚至多能的 X 射線掃描機(jī)相對(duì)單能的 X 射線機(jī)器可以具有更多的信息量,可以幫助在復(fù)雜的包裹環(huán)境下識(shí)別不同的物質(zhì),對(duì)輪廓信息不是很明顯的違禁物品可以起到很大的輔助作用。這將會(huì)大大提高對(duì)不同物質(zhì)的分類的能力,即使是在好幾種物質(zhì)疊加在一起的時(shí)候。
基于深度學(xué)習(xí)的圖像自動(dòng)檢測(cè)方法能夠自動(dòng)檢測(cè)管制物品目標(biāo),從而能夠有效減少人力資源,提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。該設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中需求迫切,可以幫助維護(hù)社會(huì)治安、保障公共安全。當(dāng)前國(guó)際、國(guó)內(nèi)反恐局勢(shì)都非常嚴(yán)峻,管制物品自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)能夠提高包裹的檢測(cè)速度,并且其穩(wěn)定性相對(duì)人工來(lái)說(shuō)更好。
第一節(jié)動(dòng)力電池回收行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r分析
一、動(dòng)力電池回收行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
新能源汽車現(xiàn)在雖未進(jìn)入大規(guī)模報(bào)廢階段,不過(guò)近兩年其數(shù)量的極速上升將必然導(dǎo)致其動(dòng)力電池回收問(wèn)題成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。2015 年我國(guó)新能源車電池累計(jì)報(bào)廢量約在1.5萬(wàn)噸,到 2020 年前后,我國(guó)僅純電動(dòng)乘用車和混合動(dòng)力乘用車的動(dòng)力電池累計(jì)報(bào)廢量就將會(huì)達(dá)到 12~17 萬(wàn)噸的規(guī)模。
隨著北京 2 000 輛新能源車動(dòng)力電池已過(guò)五年質(zhì)保期,以及北京新能源車保有量已接近 15 萬(wàn)輛,國(guó)家回收標(biāo)準(zhǔn)的已經(jīng)如箭在弦上。新能源汽車動(dòng)力電池的回收與再利用已成為一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。再以深圳為例,沃特瑪公司生產(chǎn)新能源車動(dòng)力電池時(shí)間較早,由于新能源車動(dòng)力電池的質(zhì)保年限為五年,目前深圳全市已有 2 000 輛配備沃特瑪動(dòng)力電池的新能源車出保。幾年之后,隨著新能源車銷量的快速提升,企業(yè)將面臨大規(guī)模動(dòng)力電池回收的難題。
國(guó)內(nèi)各電池生產(chǎn)企業(yè)以及新能源整車企業(yè)對(duì)于超過(guò)質(zhì)保期的動(dòng)力電池回收后的利用都沒(méi)有統(tǒng)一方案。據(jù)介紹,沃特瑪目前將該公司回收的出保動(dòng)力電池進(jìn)行安全檢測(cè)后形成一個(gè)蓄電站,保障白天工廠所需電力。由于公司所在地的電費(fèi)是白天 1 元 /度,晚上 0.2 元 /度,所以通過(guò)由出保電池組成的蓄電站“晚上充電、白天放電”,可以為公司節(jié)省一部分開(kāi)支,也實(shí)現(xiàn)了出保動(dòng)力電池的循環(huán)使用。
盡管政策頻出,但動(dòng)力電池回收方面并沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性成效。國(guó)內(nèi)的純電動(dòng)車廢舊電池回收遠(yuǎn)比想象中困難,這主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面;首先是鋰電池組構(gòu)造沒(méi)有固定標(biāo)準(zhǔn),回收工藝繁瑣;其次鋰電池組回收點(diǎn)少,政策細(xì)則不甚完善,補(bǔ)貼后續(xù)措施沒(méi)有跟上,鼓勵(lì)回收力度不夠,導(dǎo)致回收者積極性不高;最重要的是鋰電池組再利用工藝復(fù)雜落后,成本超過(guò)商品市場(chǎng)價(jià)值。以上現(xiàn)象出現(xiàn)的根源還是盡管法律有所規(guī)定,但并沒(méi)有形成統(tǒng)一的廢舊動(dòng)力電池回收系統(tǒng)。
從政策層面看,感覺(jué)是政府在以一己之力推動(dòng)車企回收電池,車企不主動(dòng)的根本原因在回收電池賺不到錢,如果能優(yōu)化鋰電池組回收和再利用的工藝難題,使之商業(yè)價(jià)值能大于成本,那么此現(xiàn)象將出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。
從技術(shù)層面看,回收電池的技術(shù)路線相當(dāng)復(fù)雜,比如在對(duì)廢鋰電池的處理上,首先要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理,包括放電、拆解、粉碎、分選;拆解之后的塑料以及鐵外殼可以回收;然后再對(duì)電極材料進(jìn)行堿浸出、酸浸出,多種程序之后然后再進(jìn)行萃取。這套復(fù)雜的程序使得很多回收企業(yè)都望而卻步。
目前我國(guó)動(dòng)力電池研究主要還是集中在提高其安全性能及使用壽命方面,而對(duì)于回收利用環(huán)節(jié)是相當(dāng)少的,甚至是嚴(yán)重脫節(jié)的。在當(dāng)前的國(guó)內(nèi)新能源車動(dòng)力電池回收領(lǐng)域,普遍通過(guò)消費(fèi)類電子產(chǎn)品的氫鎳、鎘鎳、鋰電池的回收處理方法,提取其中有價(jià)值的金屬,這種形式在新能源車保有輛少的情況下勉強(qiáng)能解決動(dòng)力電池回收問(wèn)題。隨著電動(dòng)車需求全面攀升,到 2017 年鋰電池將會(huì)供不應(yīng)求。作為動(dòng)力電池的鋰離子電池含有汞、鎘、鉛等大量重金屬元素,而其正負(fù)極材料、電解質(zhì)溶液等物質(zhì)對(duì)環(huán)境也有相當(dāng)大的影響,每年幾萬(wàn)噸數(shù)量的廢舊電池將來(lái)的處理任務(wù)無(wú)疑是艱巨的,因此,業(yè)內(nèi)專家呼吁要盡快研究動(dòng)力電池回收以及再利用的問(wèn)題,同時(shí)還要成立專門的回收機(jī)構(gòu)。
二、動(dòng)力電池回收行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)
1、先梯級(jí)利用,后再生利用
車用動(dòng)力電池報(bào)廢后如不進(jìn)行必要的處理,會(huì)造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。我國(guó)車用動(dòng)力電池絕大多數(shù)為鋰離子電池,其中雖然不含汞、鎘、鉛等毒害性較大的重金屬元素,但如果處理不當(dāng)仍會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大污染。
比如廢舊鋰離子電池的電極材料進(jìn)入環(huán)境中,可與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),造成重金屬污染、堿污染和粉塵污染;電解質(zhì)進(jìn)入環(huán)境中,經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng),可能造成氟污染和砷污染。
有研究顯示,回收鋰離子電池可節(jié)約51.3%的自然資源,包括減少45.3%的礦石消耗和57.2%的化石能源消耗。鋰離子電池材料中,包含很多有價(jià)值的材料。以一種三元材料電池為例,其中含鎳12%、鈷 5%、錳 7%、鋰 1.2%,如果通過(guò)回收工藝,將有價(jià)值材料再利用,會(huì)達(dá)到節(jié)約資源的目的。
2、生產(chǎn)企業(yè)承擔(dān)回收利用的主體責(zé)任
廢舊動(dòng)力蓄電池應(yīng)該進(jìn)行梯級(jí)利用后再生利用。梯級(jí)利用企業(yè)對(duì)符合要求的廢舊動(dòng)力蓄電池進(jìn)行分類重組利用,按照國(guó)家統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)對(duì)梯級(jí)利用電池進(jìn)行編碼和加貼標(biāo)識(shí)。梯級(jí)利用企業(yè)生產(chǎn)梯級(jí)利用產(chǎn)品過(guò)程中產(chǎn)生的廢舊動(dòng)力蓄電池,應(yīng)移交至再生利用企業(yè)。
3、提高電池全生命周期使用價(jià)值
對(duì)電池剩余使用價(jià)值的浪費(fèi)。動(dòng)力電池報(bào)廢后,除了化學(xué)活性下降外,電池內(nèi)部的化學(xué)成分并沒(méi)有改變,剩余能量完全可以繼續(xù)滿足家庭儲(chǔ)能、分布式發(fā)電、微網(wǎng)、移動(dòng)電源、后備電源、應(yīng)急電源等中小型儲(chǔ)能設(shè)備、大型商業(yè)儲(chǔ)能和電網(wǎng)儲(chǔ)能市場(chǎng)的使用。因此,如果廢舊動(dòng)力電池梯次利用技術(shù)提高、經(jīng)濟(jì)成本下降,在梯次利用領(lǐng)域,動(dòng)力電池的全生命周期使用價(jià)值將會(huì)得到充分利用。
4、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)缺乏和成本偏高
首先,退役電池復(fù)雜性高,拆解不便。比如,電池有方型、圓柱形不同類型,其疊片、繞組形式也不同。這些復(fù)雜性導(dǎo)致電池回收再利用或者拆解時(shí)極為不便。如果進(jìn)行自動(dòng)化拆解,對(duì)生產(chǎn)線的柔性配置要求比較高,從而導(dǎo)致處置成本過(guò)高。因此,在目前自動(dòng)化水平不高的情況下,多數(shù)工序是人工完成的。
工人的技能水平可能會(huì)影響著電池回收過(guò)程中的成品率,同時(shí)手工拆解過(guò)程中,電池短路、漏液可能導(dǎo)致起火或者爆炸,對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)有潛在安全隱患。
此外,退役電池的再利用必須經(jīng)過(guò)品質(zhì)檢測(cè),包括安全性評(píng)估、循環(huán)壽命測(cè)試等。但是如果動(dòng)力電池在服役期間沒(méi)有完整的數(shù)據(jù)記錄,再利用過(guò)程進(jìn)行電池壽命預(yù)測(cè)時(shí),準(zhǔn)確度可能會(huì)下降,電池的一致性無(wú)法保障。張成斌補(bǔ)充說(shuō),如果一些存在問(wèn)題的電池在篩選過(guò)程中沒(méi)有被檢驗(yàn)出來(lái),而再次被使用,會(huì)增加整個(gè)電池系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。
動(dòng)力電池應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)通用性和易拆解的結(jié)構(gòu),并對(duì)電池使用國(guó)家統(tǒng)一編碼,以利于后期的回收管理。
三、動(dòng)力電池回收行業(yè)發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素
一、環(huán)保角度:動(dòng)力電池含大量重金屬化合物,嚴(yán)重威脅環(huán)境
廢舊動(dòng)力電池含大量重金屬和有機(jī)物,嚴(yán)重威脅環(huán)境和人類的健康。雖然廢舊鋰離子電池中不包含干電池和鉛酸電池中的汞、鎘、鉛等毒害性較大的重金屬元素,但是其含有重金屬化合物、六氟磷酸鋰(LiPF6)、苯類、酯類化合物,難以被微生物降解。廢舊鋰離子電池一旦進(jìn)入環(huán)境中,電池中的重金屬離子、有機(jī)物、碳粉塵、氟化物等將可能造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。其中正極材料中的重金屬鎳、鈷、錳污染使環(huán)境的pH升高,污染水體和土壤;負(fù)極材料中的碳材和石墨會(huì)引發(fā)粉塵污染,嵌鋰也會(huì)使環(huán)境的pH升高;電解質(zhì)及其轉(zhuǎn)化物,如LiPF6、LiBF4、LiAsF6、HF、P2O5、B2O3等,引發(fā)氟污染改變環(huán)境酸堿度,產(chǎn)生的有毒氣體污染空氣并經(jīng)由皮肽、呼吸對(duì)人體造成刺激;電解質(zhì)溶劑及其分解和水解產(chǎn)物會(huì)引發(fā)醛、酮、甲醇等有機(jī)物污染;隔膜材料會(huì)造成有機(jī)物污染;粘結(jié)劑受熱分解產(chǎn)生HF和氟污染。這些都會(huì)嚴(yán)重威脅環(huán)境和人類的健康。
圖表:廢舊鋰離子電池中常用組成材料的主要化學(xué)特性和環(huán)境污染
數(shù)據(jù)來(lái)源:中研普華
二、資源角度:國(guó)內(nèi)鎳鈷儲(chǔ)量和需求不匹配,鈷循環(huán)再造電池材料
動(dòng)力電池尤其是三元電池中鎳、鈷、鋰等貴金屬含量高,資源稀缺且價(jià)格不斷上漲。三元材料一般分為兩類:NCM(鎳鈷錳)和NCA(鎳鈷鋁),以最常見(jiàn)的NCM111為例,鎳、鈷、錳的含量分別占12%、3%及5%,,具有較高的回收再利用價(jià)值。磷酸鐵鋰電池雖然不包含鈷、鎳等稀有金屬,但鋰含量達(dá)到1.10%,顯著高于我國(guó)開(kāi)發(fā)利用的鋰礦(鋰礦山中Li2O平均品位為0.8%~1.4%,對(duì)應(yīng)到鋰含量?jī)H0.4%-0.7%)。隨著新能源汽車的推廣,電池材料需求增長(zhǎng),在供給緊張的共同作用下對(duì)應(yīng)金屬材料的價(jià)格也經(jīng)歷了暴漲。電池級(jí)碳酸鋰經(jīng)歷2015-2016年的暴漲,目前出廠價(jià)格接近16萬(wàn)元/噸,仍然處于高位;四氧化三鈷價(jià)格從2016年的不到150元/千克漲至近400元/千克;硫酸鎳價(jià)格也從2016年7月份的2.2萬(wàn)元/噸上漲至2.5萬(wàn)元/噸。
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