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据公安部统计 ,截至2021年3月,我国新能源 汽车 保有量高达551万辆。其中,纯电动 汽车 保有量为449万辆 ,占新能源 汽车 总量的81.53% 。值得一提的是,2020年一季度新注册登记新能源 汽车 46.6万辆,与去年同期相比增加34.8万辆,同比增长295.20%。新能源 汽车 的快速发展虽然能达到节能环保的目的 ,但是也在发展的过程中埋下了一定的安全隐患。
6月19日,据中央广播电视总台之声《新闻晚高峰》报道,自2020年以来 ,新能源 汽车 逆势增长,跨入2021年之后势头不减 。随着产业的延伸和发展,其背后的 汽车 动力电池回收问题备受关注。我国自2009年开始发展新能源 汽车 ,2014年后销量开始提升,至今,第一批动力电池已经进入了退役期。
据不完全统计 ,2020年我国动力电池累计的退役总量达到了约20万吨,而这一数字将会在2025年升至约78万吨 。
回收难度大
电动君记得在之前介绍换电模式的文章中曾提及“目前国内动力电池在尺寸、结构等方面尚未有统一的可依据的法规 ”,所以动力电池的回收难度非常大。关于动力电池的回收 ,主要包括两种方式:
一 、梯次利用。从 汽车 上退役的动力电池进行二次利用或回收;以德国、日本为例,当 汽车 动力电池容量下降到80%后,这些电池将会从 汽车 上替换下来,为观光车、电动自行车等供电 ,或作为太阳能 、风能等清洁能源的储能装置 。
二、再次利用。将电池拆解,对原料和金属进行回收。一般情况下,当动力电池的容量降低为初始容量的30%便无法再进行梯次利用 ,这些电池需要运往专业的回收企业进行拆解和资源再生。
虽然上述的动力回收有两大路径,但是第一种路径最终还是会经历“再次利用”一步 。目前市面上的流动的动力电池五花八门,所以无法采用同一套拆解流水线来拆解不同的电池。面对大小、形状不一的电池包及模组 ,不仅加大了处理难度,同时还提高了处理成本。
在这一背景下,国内基本上都是靠人工拆解 ,工人的拆解技能水平直接影响了回收效率 。需要注意的是,电池包本身具有高能量的特性,加上新能源 汽车 刚刚起步阶段时的动力电池存在质量问题 ,可能会出现漏液、短路等各种问题,进而发生起火或爆炸,致使人员伤亡以及财产损失。在这样的情况下,动力电池的回收再利用的难度非常大。
梯次利用看似要比拆解利用的难度小 ,但也存在一定的风险 。废旧 汽车 动力电池在进行梯次利用前需要经过品质检测,比如将电芯分选分级,整个过程包括安全性评估 、循环寿命测试等。只有将电芯分选分级后 ,经过重组等步骤才能被再利用。
然而,如果动力蓄电池在服役期间没有完整的数据记录,在进行电池寿命预测时 ,准确度可能会下降,电池的一致性将无法得到保障 。值得一提的是,数据的缺失 ,很有可能会导致整个测试过程中的测试设备、测试费用、测试时间等成本都会相应增加。加上不同电池的内阻特性 、电化学特性相同,电池的不一致性和可靠性难以保证,一些存在问题的电池在筛选过程中可能无法检验出来 ,这将会导致电池系统再次被使用时存在安全风险。
缓解依赖程度
近日,一则关于宁德时代磷酸铁锂电池报价上涨10%的消息在 汽车 圈内疯传 。虽然该消息最后被宁德时代官方证伪,但却反映出了动力电池价格预期上扬并非空穴来风。自今年以来,钴、锂、镍 、铜等的电池原材料的价格均呈持续上涨态势 ,供应明显紧张。
据了解,动力电池的主要组成部分中,正极材料、负极材料、电解液和隔膜四部分均受到了价格波动的影响。有数据显示 ,跨入2021年后,负极材料涨价20%~30%,电解液涨价30%左右 ,铜价上涨约20% 。那么在这样的情况下,回收动力电池并对动力电池原材料进行提炼是否能够缓解市场需求的压力呢?
动力电池回收最大的问题是回收渠道还没有被打通,大量退役电池流入非正规渠道。天眼查数据显示 ,我国目前有超过3000家电池回收相关企业,但真正具有废旧动力电池回收资质的企业仅有30家左右。相比之下,动力电池非正规回收渠道却已经形成了一个相对成熟的产业链 。
非正规动力电池回收企业的回收流程简单粗暴 ,先是通过分散的商家从4S店等渠道回收动力电池,继而转卖给有回收技术的小作坊,小作坊以原始手工拆解电池的方式为主,根据电池的具体情况将电池简单加工成新电池。至于动力电池最终销向何方 ,这一问题还无法得到确定。唯一能够肯定的是,跳过了回收利用率低 、污染等步骤后制成的新电池存在极大安全隐患 。
小作坊的做法虽然为自身带来高额的利润,但是却会为新能源 汽车 的发展埋下祸根。对此 ,不少人发问“为什么政府不出面干预呢”。
事实上,早在2018年,我国便出台了“动力电池回收实行生产者责任延伸制 ” ,明确要求车企应当承担电池回收的主体责任,包括大众、比亚迪等主机厂以及宁德时代等供应商,均已经开始自建动力电池回收体系 。比如说 ,宝马与德国回收公司Duesenfeld合作,致力于蔚来将动力电池回收利用率提高至96%。值得一提的是,格林美、光华 科技 等第三方回收企业已经具有一定规模的动力电池回收能力 ,有助于加强动力电池的回收工作。
至于回收材料能否缓解市场需求压力?电动君认为是有可能的 。全国 汽车 标准化技术委员会发布的《新能源 汽车 用动力电池回收利用材料回收要求》中提到,镍 、钴、锰的综合回收率应不低于98%,锂的回收率应不低于85%,其他主要元素的回收率应不低于90%。据专业人士表示 ,我们在2018年就已经达到了目标。
另外,相关机构研究发现,通过动力电池的回收 ,可以节省高达51.3%的生产原材料,包括阴极材料原材料的开采、正极材料生产等。另外,动力电池回收还可以节省70%的能源消耗 ,减少70%的二氧化碳排放,短时间之内解决供需问题,抑制原材料快速上涨 ,并有助于降低我国对电池钴、镍 、铜等金属对外的依赖程度 。虽然短时间之内动力电池的原材料回收率还达不到要求,但是随着技术的不断发展,电池原材料的循环利用势必会在新能源 汽车 发展的过程中起到极其关键的作用。
想要加快动力电池回收技术的发展 ,就离不开更多企业的加入。中汽研预计,我国2022年废旧动力电池的市场份额或超过300亿元 。然而,事实上目前大多数从事废旧电池回收的企业至今还没有实现盈利,所以想要促进该行业的发展 ,还需要相关政策的推动。
总结
与其说跨入退役期的废旧电池是一个“累赘”,倒不如说是一个机遇,因为我们可以利用通过技术来将其变废为宝。我国目前虽然拥有完整的锂离子电池产业链 ,但我国镍、铜、钴等元素较为匮乏,大量的原材料需要依赖进口,对外依存度极高 。随着新能源 汽车 加速发展 ,需求也将会进一步增加。正如王传福之前所说的一样,传统 汽车 向新能源 汽车 过渡的过程,不能变成从被石油卡脖子变成电池原材料卡脖子。在这一背景下 ,加速动力电池回收行业的发展刻不容缓 。
新能源车成为主流的同时,别忘记动力电池的回收
来源:光明日报
随着政策和市场的双驱动,过去10年 ,我国新能源 汽车 市场经历了爆发式增长。然而,不容忽视的是,首批新能源 汽车 动力蓄电池已处于老龄,一轮动力电池“退役潮”即将到来。
按照一般整车厂电池8年衰减20%的质保能力 ,我国从2017年开始迎来新能源车动力电池退役数量的快速增长 。预计2025年退役电池将达到93亿瓦时,每年退役电池数量增长将超过100万量级。由此将带来巨大的梯次利用潜在市场价值。若退役电池按照先梯次后再生的方式进行回收利用,据测算 ,到2025年其市场规模合计将达379亿元。
众所周知,电池含有多种重金属元素,处理不当将产生环境危害 。当废旧动力电池庞大的潜在市场规模 ,遇到尚需完善的回收利用市场体系,会发生什么?又有哪些“堵点 ”亟待打通?
1 、一只“退役”动力电池的价值和风险
按照新能源 汽车 国家标准,动力电池常常剩余80%余能即可“退役”。这使得动力电池从车辆“退役 ”后 ,仍然具有较大的利用价值,这既形成了一个潜力巨大的市场,也意味着一定的环保风险。
“一般来讲 ,动力电池5 8年使用寿命结束后,我们鼓励‘退役’电池的梯次使用 。电池虽然续航里程减少,满足不了车用,但可以被回收用在其他储能需求方面 ,仍然可以继续‘服役’一段时间,后续还可以选择电池的再生利用。”内蒙古师范大学化学与环境科学学院副教授贾晶春介绍。
仍然具有长达数年的使用价值,使得“先梯次利用 ,后再生回收”成为“退役”动力电池的首选回收利用方案 。梯次利用是指让“退役 ”的动力电池应用于其他领域。再生利用则是对“退役”电池进行拆解、破碎、筛选,利用浸出湿法冶金或火法冶金等工艺,提取电池中的锂 、钴、镍等金属元素 ,并用于二次电池生产。
然而,贾晶春同时指出,锂电池组装含有锂等重金属 ,部分电池使用有机电解质、有机隔膜,不同于传统铅酸电池的简单回收利用方式,锂离子电池的金属回收利用工艺相对复杂 ,一旦操作不当,这些重金属和有机电解质等将给环境带来严重威胁 。
“电池被拆解后,我们一般采用湿法冶金或火法冶金的方法回收利用其中的锂 、镍、钴等金属元素。不当拆解会导致安全、环境与资源等多方面问题。从安全层面看,存在触电 、短路燃爆和氢氟酸腐蚀等隐患 。从环境层面看 ,存在钴、镍等重金属污染、氟污染和电池隔膜造成的白色污染。从资源层面看,存在锂、镍 、钴等高价资源的浪费。”刘万民说。
2、电池回收利用企业面临三大挑战
尽管回收利用潜力巨大,但目前 ,在动力电池回收市场中尚无领军型企业,甚至产生了一些乱象 。此前有媒体报道,不少主机厂家已经建立了电池回收业务。但部分动力电池没有流入正规渠道 ,反而是被无资质、高污染的小厂高价收购 、不当处理,造成了环境二次污染的隐患。为何会如此?
“第一,目前 ,新能源 汽车 用户对动力电池回收意识还不够强;第二,一些小作坊的回收价格远远高于正规回收企业的价格;第三,回收电池的企业资质要求较高 ,导致正规回收企业数量有限;第四,再利用技术不成熟,回用商业模式缺乏创新 。 ”刘万民分析。
其中,梯次利用和回收的难度最大。虽然我国已经成为全球新能源 汽车 发展最好的国家 ,但是动力电池仍是一门新技术 。在业内人士看来,对于电池回收利用,企业尚面临三大挑战:电池拆解不便、电池 健康 度残值未知、经济效益较低。
“退役”电池复杂性高 ,不同的动力电池内外部结构设计 、模组连接方式和工艺技术各不相同,仅外形就有方形、圆柱形、软包等多种形状。这直接导致了后期的拆解工作无法规模化作业,增加了拆解难度与人力成本 。如果操作不当 ,更可能会发生短路引起火灾或爆炸 、漏液污染周边环境、威胁从业人员 健康 等各种安全问题,导致人员伤亡和财产损失。
目前,部分“退役”的动力电池使用情况并无数据记录 ,仅有出厂时的原始数据,使用过程以及当前状态未知。在动力电池进行梯次利用之前,必须对每个模组进行测试 ,此举大幅提高了企业成本 。同时,基于有限的数据,对剩余寿命的预测也不够准确,这无疑又会增加梯次利用产品的品质风险。
3、动力电池“身份证 ”维护追溯尚未畅通
事实上 ,早在2016年,我国已发布《生产者责任延伸制度推行方案》,要求建立电动 汽车 动力电池回收利用体系。方案指出 ,电动 汽车 及动力电池生产企业应负责建立废旧电池回收网络,利用售后服务网络回收废旧电池,统计并发布回收信息 ,确保废旧电池规范回收利用和安全处置。动力电池生产企业应实行产品编码,建立全生命周期追溯系统 。
2018年7月31日,新能源 汽车 国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台(以下简称“国家溯源管理平台”)启动应用 ,该平台由北京理工大学电动车辆国家工程实验室构建,其主要功能是将动力蓄电池生产 、销售、使用、报废、回收 、利用等全过程进行信息采集并实施监测,从而实现动力电池的来源可查、去向可追、节点可控。
目前 ,国家溯源平台共收录包括新能源乘用车 、客车、专用车等在内的560余万辆车辆信息数据,配套各类电池总量超过890万包,电池超过280亿瓦时。涉及新能源 汽车 生产企业290余家,电池企业180余家 。
全生命周期追溯系统的建立 ,意味着每辆车的电池都有它自己的“身份证”。但为何还会发生电池流入小作坊的情况?有业内人士指出,我国虽然建立了溯源管理系统,但由于缺乏强制性政策 ,企业在上报数据时存在信息严重滞后、不完整和追溯困难等问题。同时,目前的政策法规对车主如何处理电池并没有约束力,这也给予了小作坊收购动力电池的可乘之机 。
“2015年 ,我国的技术政策已经明确提出,将建立动力电池编码制度。2018年版的《回收利用管理暂行办法》提出需建立动力电池溯源信息管理系统 、编码技术标准及相关信息共享机制。但现实中,涉及的企业种类与数量众多 ,比如电池生产企业、电池维修更换机构、电池租赁企业 、梯级利用企业等,电池使用周期长达数年,编码维护存在困难 。 ”刘万民说。
贾晶春则表示:“专业电池回收是一个大系统工程 ,如何进行回收,需要各方面协调,特别是 汽车 生产企业、电池生产企业以及相关延伸产业的相互配合。一旦全周期中一个环节不通,必然会引起回收利用出现滞后与其他衍生的问题 。”
4、电池回收利用的国家标准体系仍需完善
截至2020年底 ,我国国家标准化管理委员会已发布5项车用电池回收利用的国家标准,基本形成了标准体系框架。此外,动力电池的回收监管政策 、梯次行业相关标准、行业监管体系也在完善之中。但也有业内人士指出 ,目前出台的标准大多为推荐性标准,在执行过程中存在约束力不足、缺乏上位法等问题。
“目前新能源车主对于‘退役’电池如何处置,其实大部分人还是比较模糊的 ,有部分车企推出了电池更换,例如满里程或者‘服役’时间,进行电池更换回收 。但是 ,新能源车大面积电池年限目前还没有到来。”贾晶春说,他指出,随着时间推移 ,新能源车主会逐渐对如何正确处理动力电池更有经验。“目前我们应建立相应监督与立法,保证使用完毕的电池能够回到生产厂家或者回收企业 。同时,电池生产与使用的监督都要形成,出厂后溯源、使用跟踪和使用完毕电池去向 ,都需要一整套的监督机制。 ”
有不少业内专家指出,加快动力电池回收利用,除了加强生产者延伸制度的落实外 ,未来仍有三方面工作需要继续完善:一要加强宣传,提高消费者的环保意识;二要制定政策,补贴或者奖励积极参与电池回收利用的企业 ,同时打击不合规的回收;三是加快企业的智能化设备改造,提高电池回收利用效率,通过规模效益降低回收成本 ,提高企业的议价能力,为企业的正常运营提供有效保障,由此从根本上解决成本高 、利润低的行业难题 ,引导电池回收利用进一步规范。
有多少电池上线就有多少电池要“退役”,动力电池回收利用作为未来新能源车产业发展的重要一环, 健康 规范发展至关重要 。
该平台将聚合电动车辆国家工程实验室、国家电池溯源监测管理平台及新能源电池回收利用专业委员会等方面的资源,致力于把电池利用率最大化 ,将基于区块链技术,为新能源 汽车 企业提供大数据动力电池性能评估、线下实验室检测和动力电池线上交易等多项服务,也将有望助力破解动力电池回收利用环节存在的回收难 、销售渠道受限、缺乏快速性能检测技术等行业难题。
在朋友圈看到一位宝妈的电动车使用笔记 ,她表示每天走同样的路程,一个月下来家里燃油车的加油费用需要1200元,而使用纯电动汽车后 ,充电的费用总共才将近500元。哪怕是算上车位租赁费用,总花费也没到燃油车的水平 。
是的,这就是纯电动汽车在使用上的优势。撇开充电便利程度、续航焦虑等细节 ,光看成本的部分,纯电动汽车天然的优势就是成本低廉。因此,我们可以在乘联会发布的数据获知 ,11月新能源车批发销量达到13.6万台,环比增长10.4%,同比增长55.9%,其中纯电动车销量增长65.0% 。由此可见 ,纯电动车的受欢迎程度似乎超过了消费者的预期。可是随着新能源车保有量的上升,动力电池的阶梯式处理逐渐成为市场关注的部分。
目前在新能源汽车市场中,三元锂电池和磷酸铁锂电池是使用最广泛的两大类型。以目前的行业共识以及技术水平来看 ,用在新能源车上的动力电池容量衰减至额定容量的80%以下时,动力电池将不再适用于电动汽车,时间方面约为5到8年 。
简单的拆解处理 ,虽然处理效率很高,但容易出现重金属 、有毒气体等超标的现象。国外电动车市场,对于老旧电池的处理方法还有就是梯次利用。顾名思义 ,梯次利用指把大功率使用过的电池,经过处理和检验后供小功率使用 。简单来说就是将从电动车上退役的动力电池重新检测配对,再重新打包成组用于较低标准的储能领域 ,如不间断电源、新能源储能系统、两轮电动车 、移动电源、及通信基站备份电源等用途。
对于老旧报废的燃油车,处理方式是由专门的报废公司进行回收处理,毕竟燃油车的三大件基本与车辆的寿命相当,本可以压缩成废金属品进行处理 ,鉴于防止被二次流入市场销售,才需要进行单独处理。而新能源汽车,其三电系统衰减的程度并不一致 ,往往是动力电池衰减最快,因此会出现车身未老电池先老的状况 。
对于废旧电池的回收处理,国家有关部门出台了不少法律法规。其中的处理方法 ,就是将废旧电池运回处理厂之后,将废旧电池里价值较高的镍、钴等稀有元素回收利用起来。减少其它重金属和有机物 、电解质及其转化物产生的有毒气体 。
日本企业也看中了国内的新能源车市场的规模,其二手电池的替换量同样不容小觑。日本丸红株式会社与造车新势力拜腾进行了资本合作 ,在业务层面在出行服务、能源解决方案、拜腾海外生产和销售上达成了战略合作。
除了进行贵金属的处理和回收外,同时还要减少因为电池需求量增加而过分开采贵金属、破坏环境 。并且将动力电池进行梯次使用,比如在集装箱内填入回收而来的车载电池 ,让其形成一个新的电池组,这些集装箱可惠及一百个家庭一天的日常用电量。
我国对于电池回收,也有相关的政策支持,但进入回收领域的企业并不多。利润少是回收行业发展偏慢的主要原因之一 ,一边是满足回收技术的门槛而投入的资金成本,另一边是车主们对于处理旧电池能获得补贴的心理。两者衍生出了该部分成应该本由谁承担 。
在工信部发布《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》的企业名单中,仅有5家企业入围。未来 ,动力电池行业或许也会如新势力造车般被“资质”问题所困扰,试图入局者必须首先解决这一关键问题。
与新能源车发展相比,动力电池回收体系慢了一步 。市场参与者数量少和生态尚未完善时便引导从业者进驻 ,显然缺乏了对企业吸引力的考量,以及补贴使用者在更换电池时候的金钱成本。毕竟替换出来的电池只是不适合纯电动汽车使用,而非毫无价值的废品。
(来源网络 ,侵删)
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