关于动力电池梯次利用的思考
随着国家对电动汽车补贴政策中对关键指标的调整，比如能量密度小于
105wh/kg没有补贴，该值越大补贴力度越大；续航里程150公里以下没有补贴，续航里程越大补贴力度越大等（见下表1和2），磷酸铁锂被国内车企纷纷弃用，带来磷酸铁锂电池产能过剩，六氟磷酸锂矿石大幅降价等现象，如果能把这些过剩的产能向储能产业转移，无疑对电池企业和储能电站建设业主是一种降本增效的双赢局面。因为目前来看，国内投入建设（示范项目居多）的大多数储能电站都是采用磷酸铁锂锂电池，少数采用铅炭电池、钠硫电池、液流电池、超级电容等储能形式，但只要上锂电池系统，基本都采用磷酸铁锂，采用三元等其它形式的，往往也是示范性地做个几十千瓦，用以对比收集数据。
表1 国家对电动车依据能量密度的补贴表
表2 国家对电动车依据续航里程的补贴表
那么动力电池退役后往储能电站方向的梯次利用是否存在一定问题呢？
下面我们对于相关问题逐步进行下梳理。
一、用于乘用车及储能电站电池的诸多不同点：
1、电池数量相差比较大：一般乘用车动力型电池，数量也就是几千块，比如特斯拉model-S基本是7600多块电池，国内的比亚迪等磷酸铁锂电池因为功率比特斯拉小（特斯拉一般是85KW，而国内车辆一般不超过60KW，所以两者的续航里程数相差很多），而兆瓦级的储能电站一般都达到几万块或几十万块电池（取决于系统容量和电池封装类别）。这么多的电池要经过串并联组合，从而输出符合要求的电压和电流，那么对电池管理系统和能量管理系统（即通常所说的BMS和EMS）要求陡然上升；
2、运行过程大不一样：车辆用动力型电池要求瞬间出力要足够大，比如启动和起步的时候要求能够有足够大的功率达到足够的扭矩驱动车辆迅速提速，反映在电池指标上就是要求电池的放电倍率要足够大，一般要求2C以上的电流，甚至要达到10C。而对于储能电站用的能量型电池，根据不同的使用场景，对电流倍率会有不同要求，比如对于削峰填谷，一般要在峰时段均匀放出夜间随存电力，时间往往是2~4个小时，此时的电流倍率为0.5~0.25C。也就是说此场景下对电池的倍率要求比较宽松，对电池的循环寿命有好处。另外一个应用场景就是储能电站参与电网辅助调节，比如深度调峰和AGC辅助调频。深度调峰对于时间也不是要求很短，以1小时前后为多，也就是1C左右的电流倍率为多，而参与AGC辅助调频就不一样了：AGC调频要求快速反应，Kp值要尽可能地大（最大为10），电池系统往往被要求在几分钟到几十分钟时间内放出所有电力（控制在一定放电深度DOD内），那么此时的电流倍率将达到5C~1C范围，对电池放电倍率特性要求很高，也严重考验电池质量和严重影响电池寿命；
3、应用环境不一样：电动车应用在道路场景，可能是市区也可能是高速，可能是夏季也可能是冬季，可能是南方也可能是北方，车辆行驶过程有可能产生颠簸，碰撞，温度的骤然变化，有可能造成电池或电路损坏，进而引发事故。而储能电站的运行环境相对友好，温度恒定，工作环境安静，运行平稳；
4、对能量密度要求不尽相同：由于乘用车内部空间有限，且对行驶质量要求尽量轻便，故对能量密度要求尽可能高，这也是国内外乘用车电池目前几乎全部采用三元
锂的原因。而储能电站安装运行环境为陆上静止环境，场地一般足够大，对电池重量和能量密度可以放宽要求，反倒是由于电池数量众多，对单体电池的一致性要求甚高；
5、乘用车由于人员与电池同乘，对电池系统的安全性要求非常高，对于容易引发电池短路、着火甚至爆炸的因素必须全部一一消除，不能留有隐患。储能电站相对要求低一点，但也不是说储能电站的安全性不重要，恰恰相反，因为储能电站电池数量众多，电芯、模组、电池架串并联组合关系复杂，稍有不慎，就容易引发电池侧事故，而且一旦着火往往火烧连营，一烧一大片，损失惨重，如果刚巧电池集装箱或板房内有人员作业或巡检，若伤及人员，那后果不堪设想，所以安全问题对任何应用场景都是非常重要，容不得半点麻痹大意和懈怠疏忽的；
6、锂电池技术路线侧重点不同：车用动力电池在国内多采用磷酸铁锂，这是因为与国外厂家，比如特斯拉采用三元铝（NCA）线路不同，国内厂家比如比亚迪看中的是磷酸铁锂的低价格、较高的安全性、较好的高温性能，其实我认为除了这些看得见的、能够拿到桌面的原因之外，国内车企对BMS和EMS的不大自信是另外一个重要原因，因为三元电池安全性方面比磷酸铁锂要差，这就要求电池管理系统要具有超强的检测、报警、控制、协同运行能力，而国内的软件水平应该还达不到特斯拉这样高的水准，因此选择铁锂路线实际上也是一种规避风险策略，实现弯道超车的不得已的选择。但小巧终究难堪大用，随着国家对锂电池补贴政策的调整，国内车企又纷纷改弦易辙，重回三元锂路线，没办法，磷酸铁锂的能量密度提升空间几至极限，而三元电池还有广阔的探索领域及值得期待的提升空间。研究者发现随着镍金属在三元材料中占比的提升，电芯的能量密度呈上升趋势，以前三者比例是3:3:3，后来是5:2:3，现在最新的研究热点是8:1:1，随着镍金属含量占比的提高，钴在其中的占比越来越小，自然解决了世界钴矿石储量有限，几近枯竭所以越来越贵的难题。而镍元素在自然界中存量是比较普遍的，不存在价格抬高的顾虑。
但正如前面说到，国内车企当初选择磷酸铁锂电池作为动力电池，一个重要原因是对能量管理系统的没有把握，那么现在这个问题自然是依然存在，只不过车企
对新能源补贴的追求暂时屏蔽了该问题的存在。但问题就是问题，不管你屏蔽不屏蔽，它都是存在的。尤其是一些中小车企，因为仓促转型，各方面配套设施、技术手段和资金都没有跟上，发生安全问题的几率很大。昨天，一辆成功新能源面包车在深圳某充电站充电过程起火燃烧，就是这类问题的反映。
图1 成功面包车充电过程着火
二、上面诸多不同点对电池在两种场景下的使用会产生哪些影响？
我国从2015年开始新能源汽车产业开始发力，当年下达的目标是年内保有50万辆新能源汽车，全国新能源汽车的产能从当年8月份的2万辆猛增到10月份的10万辆，短期的供需不平衡导致国际上六氟磷酸锂的价格从8月份的8万元每吨涨到12月份的25万元每吨。这些大量增加的新能源汽车几乎全部采用磷酸铁锂电池，到2018年开始陆续进入更换期，而更换下来的磷酸铁锂电池还有80%左右的电量，直接拆分属于暴殄天物、浪费资源，那么梯次利用就被适时地提了出来：退役的动力电池可以作为储能电池使用，既降低了一次投资的成本，也有效利用了退役电池的残余价值，达到废物利用、变废为宝的目的。但值得注意的是，动力电池经过3/4年的使用，电池内耗严重，而且储能电站的电池众多，一致性问题显得格外重要：试想一下，如果一串电池由几十个18650电池组成，在充电过程中，大多数电池还没有达到规定的电压，但个别几块电池已经达到规定电压上限，再继续充电的话这些电池就进入过充状态，温度升高引起BMS报警，严重可能引发安全事故，甚至着
火。但如果不继续充电，大多数电池还没有充满，这就是电池不一致性带来的严重后果。由于这些动力电池的正负极情况、电解质情况和隔膜情况甚至BMS情况都不尽相同，在实际使用过程中，如何把这些参数不一样的电池通过适当的串并联组合在一起使用不是个简单的问题。要妥善解决这个问题，第一步是找一家技术过硬、经验丰富、态度严谨、软硬件设施齐全的第三方电池检测机构对退役电池进行全面检测，对电池容量、电压、电流、电解液状况、正负极情况作出全面、准确的评估；第二步是甄别出能用的和不能用的、高电压的和低电压的、状况好的和不太好的，按电池个体状况分类组合，合理使用才能延长系统使用年限，推迟更换电池年限，创造更高的性价比和内部收益率，这才是我们的目的。但其实这个过程说起来容易，其实饱含技术含量，绝不是一件轻松的工作。
产品一致性问题是磷酸铁锂电池独有的，还是普遍存在的问题？如果是磷酸铁锂独有的，那么很简单我们弃用考虑其它形式的电池就可以了，若是普遍存在的现象，那么就要仔细考核电池的各项指标，综合评估，选出最适合做储能电站的锂电池。对于以上问题可以给出肯定的回答：其实一致性问题是所有储能系统共同面对的世纪难题，只不过这个问题在磷酸铁锂那里更加尖锐突出罢了。磷酸铁锂电池的一致性差除了工艺制造水平原因之外，还缘于磷酸铁锂制备工艺的天然“缺陷”：其它电池比如三元、锰酸锂、钴酸锂等基本采用氧化反应，说白了就是在空气中反应，很容易控制。但磷酸铁锂的制备过程相当复杂，要经过多道工序，反应过程以氧化还原反应为主，这样的反应过程很难控制不同批次产品的一致性问题。说到这里摘录一段网上大伽对这个问题的解说，力求把这个问题说透：
“说到磷酸铁锂(LFP)的实际应用，人们经常诟病磷酸铁锂(LFP)材料的一个最主要缺点就是批次稳定性的问题，即磷酸铁锂(LFP)材料的一致性和磷酸铁锂(LFP)电池成品率的问题。其实对于任何一款电池，一致性不好都是绝对的，一致性好才是相对的！对于磷酸铁锂(LFP)电池产品的一致性问题，大多数都是从生产环节来说事，比如：技术有没有完全吃透？从小试到中试以及从中试到生产线建设各个环节是否缺乏系统工程设计？生产技术成果的“源头”与生产商转化过程的衔接是否存在问题？原材料状态控制和生产工艺设备状态控制是否存在问题？诸如此类，不一
而足。当然，这些都是影响磷酸铁锂(LFP)生产一致性的原因而且相当重要，但磷酸铁锂(LFP)生产一致性问题还有它化学反应热力学上的根本性原因，而且这个原因更重要、更根本。
从材料制备角度来说，磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应，有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐，外加碳的前驱体以及还原性气相。反应过程的热力学模拟计算就表明，在这个多相反应体里，铁离子存在从+2价还原到单质的可能，并且在这样一个复杂的多相反应过程中很难保证反应微区的一致性，其后果就是微量的+3价铁和单质铁可能同时存在于磷酸铁锂(LFP)产物中。单质铁会引起电池的微短路，是电池中最忌讳的物质；而+3价铁同样可以被电解液溶解而在负极被还原。我们还可以从另外一个角度对比一下磷酸铁锂(LFP)这个复杂的多相反应。对于其它的几种锂电正极材料(LCO，LMO，NMC，NCA)而言，反应过程从根本上讲都是氧化过程。氧化过程的控制是很简单的，因为大气气氛就是氧化气氛，如果氧化不完全只要增加氧气浓度(比如NCA的合成)或者煅烧时间就可以达到元素化合价的完全一致。而磷酸铁锂(LFP)的制备是在弱还原性气氛下面的多相固态反应，那么从本质上来讲就比氧化反应要难以控制得多。因为反应微区不可避免地存在还原不彻底和过度还原的可能性，而磷酸铁锂(LFP)产品一致性差的根源就在这里！
生产过程的自动化，是提高磷酸铁锂(LFP)材料批次稳定性的主要手段。但要强调的是，材料不同批次之间的差异只能通过工艺和设备的不断完善改进而提高到磷酸铁锂(LFP)实际应用可以接受的波动范围之内，而不可能做到完全一致。材料生产难题和铁杂质的顾虑，是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的主要原因。有些人认为日本人不走磷酸铁锂(LFP)路线是由于专利的原因，这其实是非常肤浅的认识。专利的授权和转让在跨国公司之间都是家常便饭，如果日本人认为磷酸铁锂(LFP)值得产业化，支付一笔专利费对日韩这些锂电大佬来说根本不是什么问题。日韩其实都对磷酸铁锂(LFP)有过非常深入细致的研究，他们认为磷酸铁锂(LFP)生产技术上的困难和磷酸铁锂(LFP)电池技术上的缺陷不是很适合用于动力电池领域，加上日韩在LMO上已经积累了丰富的产业化经验并且不存在专利纠纷的问题(LMO原始专利早已过期)，这才是日韩没有走磷酸铁锂(LFP)路线的根本原因。”
除了一致性差之外，磷酸铁锂还有没有其它特点呢？参看表3，可以看出除了电池一致性差之外，磷酸铁铁还具有安全性比较好，循环寿命较长，价格便宜等优势以及能量密度低和低温性能差等缺点，再加上一致性差的缺点，可以说磷酸铁锂的缺点和它的优点一样突出，占比也差不多。那么除了磷酸铁锂我们又有没有其它选择呢？在目前情况下，我们对储能项目的考虑主要还是经济性，即要有足够短的资金回收周期和足够高的内部收益率，而对于储能系统而言影响系统经济性指标的因素主要有电池价格、能量密度和循环寿命。如果储能电站用于AGC辅助调频，还需要考虑电池放电的高倍率电流能力问题。
表3 常见锂电池主要性能对照
三、对两个重要候选者：磷酸铁锂和三元电池进行定量分析。
以下是对磷酸铁锂电池和三元电池的充电性能、放电性能、循环性能和不同温度下放电性能逐一进行定量分析。
1、放电性能。
下图分别是磷酸铁锂电池和三元电池的倍率放电曲线。
图2 磷酸铁锂电池放电曲线图3 三元材料电池放电曲线
表4 磷酸铁锂和三元材料电池放电数据比较
从上表4和图2、3可以看出，相同体积的三元电池和磷酸铁锂电池，三元电池比磷酸铁锂电池放电容量高19.4%，比能量高37.5%，放电比功率高39.7%。由于三元材料质量比容量和压实密度均高于磷酸铁锂材料，所以在电池放电性能方面有较大优势；
2、充电性能比较：
图4 磷酸铁锂电池充电曲线图5 三元材料电池充电曲线
表5 磷酸铁锂和三元材料电池充电数据比较
从上表5和图4、5可以看出，三元材料和磷酸铁锂电池材料电池在不大于10C 充电时，恒流充电容量/总容量比例无明显差距，10C以上倍率充电时，磷酸铁锂电
池恒流充电容量/总容量笔记较小，充电倍率越大，恒流充电容量/ 总容量比例与三元材料电池差距越明显，这主要与磷酸铁锂30%~80%SOC时电压变化较小有关；3、循环性能比较：
图6 磷酸铁锂和三元材料电池循环次数比较
上图中，三元材料电池循环3900次剩余容量66%，磷酸铁锂电池循环5000次剩余容量84%，循环寿命方面相比三元电池，磷酸铁锂电池优势明显。按照剩余容量/初始容量=80%作为测试结束点，目前三元材料电池实验室1C循环寿命在2500次左右，磷酸铁锂电池实验室1C寿命在3500次以上，部分达到5000次。
4、不同温度下放电曲线比较：
表6 磷酸铁锂和三元材料电池不同温度下放电数据比较
可以看出，三元材料电池与磷酸铁锂电池在常温下放电性能比较，放电容量没有差别；在-20℃条件下放电，三元材料电池放电容量/常温容量比例比磷酸铁锂电池高15%。
四、综合比较。
我们将前面对磷酸铁锂和三元材料电池所作的各种分析在这里综合一下，并进行综合打分，我们的打分原则是这样的。实行5分制，具体折分标准如下：好-5分；较好-4分；一般-3分；低-2分；较低-1分；差-0分。价格因素因为是负相关，所以打分原则是镜像相反。
下表为磷酸铁锂和三元材料电池定性对照表和综合打分表。
表7 磷酸铁锂和三元材料电池定性对照表
表8 磷酸铁锂和三元材料电池综合打分表
可以看到，经过综合折分，磷酸铁锂和三元材料电池的得分居然是相同的，都是22分，其实这与前面的各种分析的结论是暗合的。我们可以这么说，在目前国内储能市场，因为软件因素（BMS还好，EMS里面包含大量的软件内容，尤其对于三元材料，其中的算法、编程、组态难度极大，目前国内市场尚未完全掌握）没有完全过关，所以我们还是倾向于上磷酸铁锂系统；若干年之后，也许只需两年时间，国内软件方面取得突破，则我更看好三元电池，起码它较高的能量密度意味着较小的放置空间，反映在储能系统上就是少几个集装箱，少一些电缆，接下来就是减少占地、减少集装箱基础费用和施工费用、降低运维成本等利好，而且三元材料的研发正处于方兴未艾的时间点上，两年时间不知道在能量密度、循环寿命、电池价格方面会有怎样的惊喜在等着我们，对此，我们没有理由不充满期待！
关于动力电池梯次利用的思考
随着国家对电动汽车补贴政策中对关键指标的调整，比如能量密度小于 105wh/kg没有补贴，该值越大补贴力度越大；续航里程150公里以下没有补贴，续航里程越大补贴力度越大等（见下表1和2），磷酸铁锂被国内车企纷纷弃用，带来磷酸铁锂电池产能过剩，六氟磷酸锂矿石大幅降价等现象，如果能把这些过剩的产能向储能产业转移，无疑对电池企业和储能电站建设业主是一种降本增效的双赢局面。因为目前来看，国内投入建设（示范项目居多）的大多数储能电站都是采用磷酸铁锂锂电池，少数采用铅炭电池、钠硫电池、液流电池、超级电容等储能形式，但只要上锂电池系统，基本都采用磷酸铁锂，采用三元等其它形式的，往往也是示范性地做个几十千瓦，用以对比收集数据。 表1 国家对电动车依据能量密度的补贴表 表2 国家对电动车依据续航里程的补贴表 那么动力电池退役后往储能电站方向的梯次利用是否存在一定问题呢？ 下面我们对于相关问题逐步进行下梳理。 一、用于乘用车及储能电站电池的诸多不同点：
1、电池数量相差比较大：一般乘用车动力型电池，数量也就是几千块，比如特斯拉model-S基本是7600多块电池，国内的比亚迪等磷酸铁锂电池因为功率比特斯拉小（特斯拉一般是85KW，而国内车辆一般不超过60KW，所以两者的续航里程数相差很多），而兆瓦级的储能电站一般都达到几万块或几十万块电池（取决于系统容量和电池封装类别）。这么多的电池要经过串并联组合，从而输出符合要求的电压和电流，那么对电池管理系统和能量管理系统（即通常所说的BMS和EMS）要求陡然上升； 2、运行过程大不一样：车辆用动力型电池要求瞬间出力要足够大，比如启动和起步的时候要求能够有足够大的功率达到足够的扭矩驱动车辆迅速提速，反映在电池指标上就是要求电池的放电倍率要足够大，一般要求2C以上的电流，甚至要达到10C。而对于储能电站用的能量型电池，根据不同的使用场景，对电流倍率会有不同要求，比如对于削峰填谷，一般要在峰时段均匀放出夜间随存电力，时间往往是2~4个小时，此时的电流倍率为0.5~0.25C。也就是说此场景下对电池的倍率要求比较宽松，对电池的循环寿命有好处。另外一个应用场景就是储能电站参与电网辅助调节，比如深度调峰和AGC辅助调频。深度调峰对于时间也不是要求很短，以1小时前后为多，也就是1C左右的电流倍率为多，而参与AGC辅助调频就不一样了：AGC调频要求快速反应，Kp值要尽可能地大（最大为10），电池系统往往被要求在几分钟到几十分钟时间内放出所有电力（控制在一定放电深度DOD内），那么此时的电流倍率将达到5C~1C范围，对电池放电倍率特性要求很高，也严重考验电池质量和严重影响电池寿命； 3、应用环境不一样：电动车应用在道路场景，可能是市区也可能是高速，可能是夏季也可能是冬季，可能是南方也可能是北方，车辆行驶过程有可能产生颠簸，碰撞，温度的骤然变化，有可能造成电池或电路损坏，进而引发事故。而储能电站的运行环境相对友好，温度恒定，工作环境安静，运行平稳； 4、对能量密度要求不尽相同：由于乘用车内部空间有限，且对行驶质量要求尽量轻便，故对能量密度要求尽可能高，这也是国内外乘用车电池目前几乎全部采用三元
动力电池梯次利用的难点与挑战
动力电池梯次利用的难点与挑战 针对退役的动力电池，有两种可行的处理方法，一种是直接作为工业废品，进行报废和拆解，提炼其中的原材料，实现原材料的循环利用，这方面已经有一些国内的企业进行商业化运作；另一种方式，则考虑退役的动力电池，虽然已经不满足汽车的使用条件，但仍然拥有一定的余能，其寿命并未完全终止，可以用在其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥其剩余价值。 相对而言，梯次利用更能够发挥产品的最大价值，实现循环经济的利益最大化，是更为绿色和环保的做法。但梯次利用所面临的难题和挑战也非常的多，如果不能有效解决，就不能实现真正的产业化。 1. 电池拆解 动力电池退役时，是整个pack从车上拆解下来的。不同的车型有不同的电池pack设计，其内外部结构设计，模组连接方式，工艺技术各不相同，意味着不可能用一套拆解流水线适合所有的电池pack和内部模组。那么，在电池拆解方面，就需要进行柔性化的配置，将拆解流水线进行分段细化，针对不同的电池pack，在制定拆解操作流程时，要尽可能复用现有流水线的工段和工序，以提高作业效率，降低重复投资。 在拆解作业时，不可能完全实现自动化，必然存在大量的人工作业，而pack本身是高能量载体，如果操作不当，可能会发生短路、漏液等各种安全问题，进而可能造成起火或爆炸，导致人员伤亡和财产损失。因此，采取什么样的措施和方法，确保电池拆解过程中的安全作业，是梯次利用的一个重点。 2. 剩余寿命预测 这里分两种情况考虑，一种是动力电池在服役期间，其相关运行数据有完整记录，那么当梯次利用的厂家拿到这些数据之后，结合电池的出厂数据，可以建立电池模组的简单寿命模型，能够大致估算出，在特定运行条件下电池模组的剩余寿命(根据所设定的终止条件)。 另一种情况就恶劣的多了，动力电池的使用情况并无数据记录，仅有出厂时的原始数据(如标称容量、电压、额定循环寿命等)，使用过程未知，当前状态未知。当梯次利用的厂家拿到电池后，如何判断其健康状态和剩余寿命呢？这就需要对每个模组进行测试，先明确其当前的健康状态，然后要根据测试数据和出厂时的原始数据，建立一个对应关系，根据不同的材料体系，大致估算其潜藏的剩余价值。 第二种情况，梯次利用的成本会提高很多，测试设备、测试费用、测试时间、分析建模等，都会增加不少的成本，导致梯次利用的经济价值降低。基于有限的数据，对剩余寿命的预测也是不准确的，这无疑又会增加梯次利用产品的品质风险，使得产品的生命周期成本较高。所以，如何做到快速无损的检测，是该种情况下梯次利用的关键所在。 3. 系统集成技术
动力电池梯次利用简述
动力电池梯次利用简述 1.概述 从电动汽车上退役的动力电池通常具有初始容量60-80%的剩余容量，并且具有一定的使用寿命，目前主要有两种可行的处理方法：其一是梯次利用，即将退役的动力电池用在储能等其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥剩余价值；其二是拆解回收，即将退役电池进行放电和拆解，提炼原材料，从而实现循环利用。 经过几年的研究探索和试点示范，我国动力电池梯级利用应用领域已集中在电力系统储能、通信基站备用电源、低速电动车以及小型分布式家庭储能、风光互补路灯、移动充电车、电动叉车等其他相关领域。 2.政策 国家积极鼓励动力电池梯级利用，但是暂未建立起完善动力电池梯级利用政策体系。 《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》，提出建立动力电池梯级利用管理体系。2016年1月，《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》发布，国家明确提出要鼓励先梯级利用后再生利用，并且支持企业开展梯级利用，不断技术开发和创新。2016年2月份，工信部发布新能源汽车废旧动力蓄电池梯级利用行业规范条件和名单管理暂行办法。 2018年1月出台的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》中明确国家鼓励开展动力电池梯级利用，综合利用企业应符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》（工业和信息化部公告2016年第6号）的规模、装备和工艺等要求，鼓励采用先进适用的技术工艺及装备，开展梯次利用和再生利用。梯次利用企业应遵循国家有关政策及标准等要求，按照汽车生产企业提供的拆解技术信息，对废旧动力蓄电池进行分类重组利用，并对梯次利用电池产品进行编码。梯次利用企业应回收梯次利用电池产品生产、检测、使用等过程中产生的废旧动力蓄电池，集中贮存并移交至再生利用企业。再生利用企业应遵循国家有关政策及标准等要求，按照汽车生产企业提供的拆解技术信息规范拆解，开展再生利用。 2018年2月发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》明确
动力电池梯次利用报告
1、电动汽车行业状况 新能源（电动）汽车作为我国七大战略性新兴产业之一，是基于驱动技术的重大转型，是针对能源安全、持续发展和和产业结构升级问题的重要突破口，因此，大力发展电动汽车对我国具有重要的战略意义。 目前，中国已经初步建立了电动汽车的法规、标准及管理体系，为电动汽车的产业化、商业化发展奠定了基础。2009年1月，国务院通过《汽车产业调整和振兴规划》，明确实施新能源汽车战略，推动纯电动汽车、充电式混合动力汽车及其关键零部件的产业化，提出“三年内形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售总量的5%左右”的目标。电动汽车作为新一轮的经济增长的突破口和实现交通能源转型的根本途径，已经成为世界各主要国家和汽车制造厂商的共同的战略选择，也是各国汽车市场的战略选择。在各国政府的大力推动下，世界汽车产业进入了全面的交通能源转型的时期，电动汽车进入了加速发展的新阶段。现在，更多的专家和更多的企业已经自觉地把发展新能源汽车、节能环保的汽车、电动汽车作为今后发展的目标。 根据中汽协数据，2015年我国电动汽车销售33.11万辆，其中纯电动汽车24.75万辆，同比增长4.5倍，插电混合动力汽车8.36万辆，同比增长1.8倍。
图1 中国新能源汽车销量（2011-2015）截至2015年底，全国汽车保有量达到1.72亿辆，其中电动汽车保有量达到58.32万辆，较2014年底的12万辆增长169.48%，但及汽车整体保有量相比差距仍然很明显。据中国产业调研网发布的中国电动汽车行业市场调查研究及发展趋势预测报告（2015年版）显示，未来几年是中国新能源汽车发展的战略机遇期，《节能及新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》明确指出，到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆，燃料电池汽车、车用氢能源产业及国际同步发展。 2、动力电池状况 （1）动力电池技术状况 动力电池类型主要有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池、钠硫电池、钠/氯化镍电池等。对于电动汽车来说，要想获得及传统汽油车相当的竞争力，持外，更重要的是要找到尽可能接近于理想条件的动力电池，电动汽车理想的动力电池要求
动力电池梯次利用简述
动力电池梯次利用简述 1. 概述 从电动汽车上退役的动力电池通常具有初始容量60-80%的剩余容量，并且具有一定的使用寿命，目前主要有两种可行的处理方法：其一是梯次利用，即将退役的动力电池用在储能等其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥剩余价值；其二是拆解回收，即将退役电池进行放电和拆解，提炼原材料，从而实现循环利用。 经过几年的研究探索和试点示范，我国动力电池梯级利用应用领域已集中在电力系统储能、通信基站备用电源、低速电动车以及小型分布式家庭储能、风光互补路灯、移动充电车、电动叉车等其他相关领域。 2. 政策 国家积极鼓励动力电池梯级利用，但是暂未建立起完善动力电池梯级利用政策体系。 《节能与新能源汽车产业发展规划(2012 —2020 年) 》，提出建立动力电池梯级利用管理体系。2016 年1 月，《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》发布，国家明确提出要鼓励先梯级利用后再生利用，并且支持企业开展梯级利用，不断技术开发和创新。2016年2 月份，工信部发布新能源汽车废旧动力蓄电池梯级利用行业规范条件和名单管理暂行办法。 2018年1 月出台的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》中明 确国家鼓励开展动力电池梯级利用，综合利用企业应符合《新能源汽车废旧动力 蓄电池综合利用行业规范条件》 (工业和信息化部公告2016 年第6 号)的规模、 装备和工艺等要求，鼓励采用先进适用的技术工艺及装备，开展梯次利用和再生 利用。梯次利用企业应遵循国家有关政策及标准等要求，按照汽车生产企业提供 的拆解技术信息，对废旧动力蓄电池进行分类重组利用，并对梯次利用电池产品 进行编码。梯次利用企业应回收梯次利用电池产品生产、检测、使用等过程中产 生的废旧动力蓄电池，集中贮存并移交至再生利用企业。再生利用企业应遵循国 家有关政策及标准等要求，按照汽车生产企业提供的拆解技术信息规范拆解，开 展再生利用。 2018年2 月发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》明确
锂电池梯次利用图文稿
锂电池梯次利用 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
背景 近年来，受益于政策、补贴，我国新能源汽车呈现快速增长，进而导致动力锂电池的需求量和报废量不断增长。统计数据显示，2015年中国锂电池总产量47.13Gwh，其中，动力电池产量16.9Gwh，占比36.07%；消费锂电池产量23.69Gwh，占比50.26%；储能锂电池产量1.73Gwh，占比3.67%。《报告》测算，到2020年动力锂电池的需求量将达到 125Gwh，报废量将达32.2Gwh，约50万吨；到2023年，报废量将达到101Gwh，约116万吨。 当前，电池金属材料资源的供需不平衡正逐渐显现。随着新能源车下游需求逐步明确，国内动力电池厂商2016-2017年纷纷扩大产能，尤其是三元电池的扩张，进一步提升了对钴的需求因此从废旧电池中回收再利用钴也越来越具有经济性。对企业而言，动力电池回收蕴藏着巨大的商机，经过回收处理，可以为电池生产商节约原材料成本。此外，动力电池回收还与政府建设低碳经济和环境友好型社会密切相关。 电动汽车的动力电池性能会随着充电次数的增加而衰减，当电池容量衰减至额定容量的80%以下时，动力电池就不适于应用在电动汽车上，这意味着其在电动汽车上的使用寿命终止。如果直接将电池淘汰，必将造成资源的严重浪费，同时也会导致环境污染。 国标GB/T34013-2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》明确规定了电动汽车用动力蓄电池的单体、模块和标准箱尺寸规格要求。这一标准可有效解决此前存在于动力电池梯次利用中，动力电池由于尺寸不一难以匹配储能电站或家用储能设备结构的难题，也降低了动力电池的梯次回收利用的门槛。 国标GB/T34014-2017《汽车动力蓄电池编码规则》规定了动力电池编码基本原则、编码对象、代码结构和数据载体。该标准发布，可在动力电池生产管理、维护和溯源、电动汽车关键参数监控，特别是在动力电池回收利用环节，凭借可追溯性和唯一性，更加准确地确定动力电池回收的责任主体。 国标GB/T34015-2017《车用动力电池回收利用余能检测》。则规范了动力电池外观检查、极性检测、电压判别、充放电电流判别、余能测试等检测流程，为车用动力电池的余能检测提供评价依据，有助于提高废旧动力蓄电池余能检测的安全性和科学性。 随着新能源汽车保有量的增长，动力锂电池的梯次利用和回收成为一个必须面对的问题。在动力锂电池梯次利用和回收尚未发展成熟的情况下，运营模式就显得尤为重要，这关乎成本和盈利等企业切身利益。目前国内已有企业在动力锂电池的梯次利用和回收方面展开布局，运营模式也各有不同。 动力电池梯次利用的意义在于从电池原材料—电池—电池系统—汽车应用—二次利用—资源回收—电池原材料的电池全生命周期使用角度考虑，可以降低电池成本，避免环境污染。
动力电池梯次利用的难点与挑战
动力电池梯次利用的难 点与挑战 Hessen was revised in January 2021
动力电池梯次利用的难点与挑战 针对退役的动力电池，有两种可行的处理方法，一种是直接作为工业废品，进行报废和拆解，提炼其中的原材料，实现原材料的循环利用，这方面已经有一些国内的企业进行商业化运作；另一种方式，则考虑退役的动力电池，虽然已经不满足汽车的使用条件，但仍然拥有一定的余能，其寿命并未完全终止，可以用在其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥其剩余价值。 相对而言，梯次利用更能够发挥产品的最大价值，实现循环经济的利益最大化，是更为绿色和环保的做法。但梯次利用所面临的难题和挑战也非常的多，如果不能有效解决，就不能实现真正的产业化。 1. 电池拆解 动力电池退役时，是整个pack从车上拆解下来的。不同的车型有不同的电池pack设计，其内外部结构设计，模组连接方式，工艺技术各不相同，意味着不可能用一套拆解流水线适合所有的电池pack和内部模组。那么，在电池拆解方面，就需要进行柔性化的配置，将拆解流水线进行分段细化，针对不同的电池pack，在制定拆解操作流程时，要尽可能复用现有流水线的工段和工序，以提高作业效率，降低重复投资。 在拆解作业时，不可能完全实现自动化，必然存在大量的人工作业，而pack本身是高能量载体，如果操作不当，可能会发生短路、漏液等各种安全问题，进而可能造成起火或爆炸，导致人员伤亡和财产损失。因此，采取什么样的措施和方法，确保电池拆解过程中的安全作业，是梯次利用的一个重点。 2. 剩余寿命预测 这里分两种情况考虑，一种是动力电池在服役期间，其相关运行数据有完整记录，那么当梯次利用的厂家拿到这些数据之后，结合电池的出厂数据，可以建立电池模组的简单寿命模型，能够大致估算出，在特定运行条件下电池模组的剩余寿命(根据所设定的终止条件)。 另一种情况就恶劣的多了，动力电池的使用情况并无数据记录，仅有出厂时的原始数据(如标称容量、电压、额定循环寿命等)，使用过程未知，当前状态未知。当梯次利用的厂家拿到电池后，如何判断其健康状态和剩余寿命呢这就需要对每个模组进行测试，先明确其当前的健康状态，然后要根据测试数据和出厂时的原始数据，建立一个对应关系，根据不同的材料体系，大致估算其潜藏的剩余价值。 第二种情况，梯次利用的成本会提高很多，测试设备、测试费用、测试时间、分析建模等，都会增加不少的成本，导致梯次利用的经济价值降低。基于有限的数据，对剩余寿命的预测也是不准确的，这无疑又会增加梯次利用产品的品质风险，使得产品的生命周期成本较高。所以，如何做到快速无损的检测，是该种情况下梯次利用的关键所在。 3. 系统集成技术 梯次利用，最合理的应该是拆解到模组级，而不是电芯级，因为电芯之间的连接通常都是激光焊接或其他刚性连接工艺，要做到无损拆解，难度极大，考虑成本和收益，得不偿失。
废旧动力电池梯次利用典型场景与推广应用难点分析
废旧动力电池梯次利用典型场景与推广应用难点分析 在我国政府的大力推广下，中国已经多年蝉联全球最大的新能源汽车市场，同时也是新能源动力电池最大的生产国家。根据中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会研究部发布的报告显示，2019年我国动力电池装机量约62.2GWh，同比增长9.3%。随着新能源车推广普及的程度逐步加大，未来的动力电池将面临大规模退役的问题。2020年，最早推广的一批新能源车型即将退役，预计今年的退役规模将达到25GWh（约20万吨）。如何利用好、管理好此等规模的废旧动力电池，值得全社会共同思考。 1、废旧动力电池回收利用阶段划分 当动力电池不能完全满足车用需求时，可以应用于其他场景，继续发挥其功能，做到资源利用的最大化。根据电池性能衰退程度，可将回收利用大体分为四个阶段，从第一阶段向下级延伸，直至完全不能满足各场景的使用要求后，进入第四阶段，即再生利用环节。 第一阶段的电池可应用于对放电功率要求稍低的低速电动车、电动三轮车等移动、复杂工况场景；第二阶段的电池可应用于电网等对电池性能要求较低的储能场景；第三阶段的电池主要为低端储能场景，如家庭储能、充电宝等；第四阶段的电池将被再生利用，回收金属元素。 前三个阶段的动力电池为梯次利用环节，能否提升梯次利用的经济性，是提升电池全生命周期价值的重中之重。 2、梯次利用电池的处理流程 首先判定其是否可整包应用，如性能良好，并能满足相应场景要求，则整包进入梯次利用环节。如不能整包利用，则拆解模组，分选出性能良好的模组，对其进行重组后进入使用环节。对不能满足要求的模组进一步拆分到单体，挑选能够梯次利用的单体进行二次重组。 3、典型梯次利用场景及其工况要求 梯次利用场景多种多样，每种场景都有与之相对应的使用要求。本文将针对典型应用场景进行重点研究，并分析废旧动力电池在各场景下的梯次利用难易程
动力电池梯次利用简述
动力电池梯次利用简述 1、概述 从电动汽车上退役的动力电池通常具有初始容量60-80%的剩余容量,并且具有一定的使用寿命,目前主要有两种可行的处理方法:其一就是梯次利用,即将退役的动力电池用在储能等其她领域作为电能的载体使用,从而充分发挥剩余价值;其二就是拆解回收,即将退役电池进行放电与拆解,提炼原材料,从而实现循环利用。 经过几年的研究探索与试点示范,我国动力电池梯级利用应用领域已集中在电力系统储能、通信基站备用电源、低速电动车以及小型分布式家庭储能、风光互补路灯、移动充电车、电动叉车等其她相关领域。 2、政策 国家积极鼓励动力电池梯级利用,但就是暂未建立起完善动力电池梯级利用政策体系。 《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》,提出建立动力电池梯级利用管理体系。2016年1月,《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》发布,国家明确提出要鼓励先梯级利用后再生利用,并且支持企业开展梯级利用,不断技术开发与创新。2016年2月份,工信部发布新能源汽车废旧动力蓄电池梯级利用行业规范条件与名单管理暂行办法。 2018年1月出台的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》中明确国家鼓励开展动力电池梯级利用,综合利用企业应符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》(工业与信息化部公告2016年第6号)的规模、装备与工艺等要求,鼓励采用先进适用的技术工艺及装备,开展梯次利用与再生利用。梯次利用企业应遵循国家有关政策及标准等要求,按照汽车生产企业提供的拆解技术信息,对废旧动力蓄电池进行分类重组利用,并对梯次利用电池产品进行编码。梯次利用企业应回收梯次利用电池产品生产、检测、使用等过程中产生的废旧动力蓄电池,集中贮存并移交至再生利用企业。再生利用企业应遵循国家有关政策及标准等要求,按照汽车生产企业提供的拆解技术信息规范拆解,开展再生利用。 2018年2月发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》明确
0042.动力电池梯次利用技术：难点及解决方案
动力电池梯次利用技术：难点及解决方案 从技术角度来看，梯次利用技术的核心要求是保证目标产品的品质和安全。具体而言，一是来料的品质安全控制，二是目标产品的生产过程控制，还有目标产品的控制和设计。 如何控制退役电池的品质和安全？我认为，首先要建立大数据追溯系统平台。该平台包括三套系统，分别是电芯研发生产数据系统、电池包研发生产数据系统、电池包车载运行监控数据系统。三套系统对退役电池进行系统分析，以此获得能否进入梯次利用市场的大数据，数据包括设计信息、性能数据安全、来料检测等。 电芯研发生产数据系统包括初步检测数据和深层过程控制数据。在初步检测数据方面，每一个电芯都有唯一代码，通过代码可以找到初始的设计信息和生产信息。模组信息包括所有的梯次列表，从这里能够查出电芯在装配过程中具备哪些参数。 与此同时，电池包车载运行监控数据系统也至关重要，监控电池包在实际使用过程中的数据及运行状态。这些数据，除了帮助电池企业做好监控预警之外，对企业能否开展梯次利用业务非常有意义。 除了建立三套系统之外，对于梯次利用技术来讲，还有检测技术要求。宁德时代针对退役电池包进行健康指数评价，包括电芯评估、电池包电性能检测、电池包的可靠性检测、电池包/模组外观检测。 通常情况下，电芯的性能评估分为寿命评估、安全性评估和可靠性评估，包括电池包的可靠性、电池包连接件可靠性以及管理系统硬件的可靠性等。电池包电性能检测能够排除安全隐患。此外，直流内阻的变化、电压差的变化以及电池包外形的变化等，都在健康指数的评估内容中。其中，从电池包的外形来看，在车载过程中难免会发生意外，比如车祸、内涝，都会引起一系列外部构件的变化，因此电池包外形变化也需要评估。 对于新的检测技术来说，主要是排除安全隐患。从电池角度来看，电池处于什么状态最危险，如何在不需要打开电池的情况下检测是否产生锂枝晶的沉积？宁德时代开发了一项检测技术，通过对电池的负反应来判定它是否产生了锂枝晶的沉积。如果电池包退役后，企业无法判断电池是否经历了恶劣环境，或者在某充电情况下已经超出可承受的范围，这时就有可能把安全隐患留给下一阶段。所以，这项检测技术首先要确保安全隐患不会遗留到下一阶段。 值得注意的是，包括塑胶件、正负极保护盖、模组机械连接件、线束隔离板、绝缘膜等都需要评估。这些零部件如果不进行评估，那么它们经历了环境冲击、车载振动等情况，则将带来不可预测的结果。所以，在筛选梯次利用产品时，企业需要格外谨慎。