От размытости к плану: методология нечеткого Дельфи для оценки ранних стадий развивающихся технологий — на примере разборки автомобильных тяговых аккумуляторов в конце срока службы

Почему старые автомобильные батареи важны

По мере роста числа электромобилей на дорогах их мощные аккумуляторы в конце концов изнашиваются и нуждаются во втором жизненном цикле. То, что происходит с этими тяжёлыми блоками, критично для сокращения климатических выбросов и предотвращения дефицита металлов, таких как литий, никель и кобальт. В данном исследовании рассматривается, как лучше всего разбирать использованные тяговые аккумуляторы автомобилей, и предлагается пошаговый способ оценить совершенно новые, ещё неопределённые технологии задолго до их массового внедрения.

От лома к ресурсу

Аккумуляторы электромобилей насыщены металлами, которые Европейский союз относит к критическим или стратегическим: их трудно добывать, но они жизненно важны для чистых технологий. Производство одной батареи может составлять до половины всех выбросов при производстве электромобиля, большая часть которых связана с добычей и переработкой сырья. Переработка аккумуляторов в конце срока службы может снизить нагрузку на шахты, укрепить безопасность поставок и уменьшить парниковые выбросы — но лишь при условии правильной подготовки блоков перед основными этапами переработки. Разборка — ключевая стадия предпрепроцессинга: она раскрывает корпус, отделяет модули и конструктивные элементы и обеспечивает более чистые потоки материалов для последующих переработчиков.

Почему трудно разбирать блоки

Реальные аккумуляторные блоки не спроектированы как конструктор «Лего». Они сильно различаются по форме и компоновке, содержат множество склеенных или сварных соединений и часто имеют компоненты, до которых сложно добраться. Кроме того, блоки могут быть повреждены, электрически нестабильны или загрязнены воспламеняющимся электролитом, что создаёт риски для безопасности. Сегодня многие операции по-прежнему выполняются вручную, с небольшим количеством обученных сотрудников и низким уровнем автоматизации. Предыдущие исследования обычно рассматривали лишь одну технологию разборки за раз — например, отвинчивание или фрезерование — что затрудняло справедливое сравнение вариантов для компаний или политиков. Авторы утверждают, что необходим широкий, структурированный эталон, чтобы инвестиции и регламенты могли поддерживать решения, которые эффективны, безопасны и экологичны.

Слушая экспертов шаг за шагом

Чтобы создать такой эталон, исследователи сначала сопоставили всех релевантных заинтересованных сторон по цепочке ценности переработки батарей — от автопроизводителей и производителей машин до переработчиков, регуляторов и учёных. Затем они опросили 65 экспертов, чтобы собрать критерии, которые имеют наибольшее значение при оценке технологий разборки. Выделилось шестнадцать критериев, включая безопасность, надёжность процесса, производительность, стоимость, экологическое воздействие, чистоту извлекаемых материалов и лёгкость автоматизации или масштабирования технологии. Далее меньшая группа из 13 специалистов по разборке батарей участвовала в нескольких раундах структурированных опросов по методу Дельфи, при котором эксперты корректируют свои ответы после просмотра анонимных сводок взглядов группы. Чтобы работать с неопределённостью и неясными суждениями, команда комбинировала этот подход с нечеткой логикой, которая рассматривает мнения как диапазоны, а не фиксированные числа.

Ранжирование методов резки

С помощью этой нечеткой рамки Дельфи эксперты сначала договорились о значимости каждого из 16 критериев, а затем оценили восемь различных подходов к разборке по этим критериям. Методы варьировались от разрушительного шредирования целых блоков до полуразрушительной резки инструментами, такими как лазеры, ножи и фрезы, а также нефазрушительных методов — отвинчивания и ручного разделения. Окончательные взвешенные баллы показали лазерную резку как наиболее перспективный вариант в целом, за ней следуют шредирование, резка ножом или ножницами, фрезерование, роторные режущие инструменты, роботизированное отвинчивание, разборка вручную без инструментов и, замыкая список, гидроабразивная резка. Лазерные установки получили высокие оценки по производительности, чистоте выходных материалов и потенциалу автоматизации, хотя им по-прежнему препятствуют вопросы безопасности, термического повреждения и капитальных затрат. Шредирование выигрывает за счёт простоты, но получает штрафы за низкую чистоту материалов и ограниченные возможности повторного использования компонентов.

Что это значит для будущего

Для неспециалиста главный вывод в том, что способ вскрытия старых автомобильных батарей сильно влияет на то, насколько экологичным и надёжным может стать электромобильный транспорт. Исследование показывает, что аккуратно контролируемая резка, особенно лазерная, может предложить лучший баланс между безопасностью, эффективностью и восстановлением ресурсов по сравнению с простым измельчением блоков, хотя оба подхода, вероятно, будут сосуществовать. В более широком смысле авторы предлагают повторяемый «план» для оценки ранних технологий в любых областях, где данных мало, но решений ждать нельзя. Систематически собирая мнения разнообразных экспертов и применяя нечеткую математику для их объединения, их подход помогает превратить сегодняшнюю размытость картины новых инструментов в более ясное руководство для промышленных планировщиков и политиков.

Цитирование: Rettenmeier, M., Möller, M. & Sauer, A. From blur to blueprint: a fuzzy delphi methodology for evaluating early-stage emerging technologies—the case of end-of-life automotive traction battery disassembly. Sci Rep 16, 15516 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50592-1

Ключевые слова: переработка батарей, электромобили, оценка технологий, метод Дельфи, лазерная разборка