動(dòng)力電池梯次利用關(guān)鍵技術(shù)亟待突破

在不久前召開的2018年新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收利用體系論壇上，作為動(dòng)力電池梯級(jí)利用主體企業(yè)，中國(guó)鐵塔與11家新能源汽車主流企業(yè)簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，中國(guó)鐵塔將與新能源汽車企業(yè)組織開展全國(guó)范圍內(nèi)的退役動(dòng)力電池回收合作。

梯次利用，是電動(dòng)汽車動(dòng)力電池退役后除了回收拆解外的另一出路。據(jù)了解，電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的使用壽命為5-8年左右，為保證續(xù)駛里程和安全運(yùn)行，汽車電池在剩余80%容量時(shí)就需退役，根據(jù)性能進(jìn)入梯次利用或回收拆解環(huán)節(jié)。然而記者了解到，動(dòng)力電池的梯次利用還存在諸多技術(shù)難題，高昂的成本也讓梯次利用難以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。

梯次利用前途廣

據(jù)了解，目前退役動(dòng)力電池主要應(yīng)用于低速電動(dòng)車、儲(chǔ)能、通信基站備用電源等領(lǐng)域，不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹄姵氐囊笠膊槐M相同。“電池梯次利用一定要找到合適的應(yīng)用場(chǎng)景，并確定合適的使用邊界條件，如充放電倍率、使用溫度和充放電深度等，在確保使用安全的前提下，充分發(fā)揮退役電池的剩余價(jià)值。”中國(guó)電力科學(xué)研究院儲(chǔ)能電池本體技術(shù)研究室主任楊凱認(rèn)為。

“梯次利用的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，兆瓦級(jí)以下的利用場(chǎng)景包括通訊基站備用、分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)、旅游觀光車、太陽能路燈等，兆瓦級(jí)以上的儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)品主要在新能源發(fā)電側(cè)，光伏電站以及風(fēng)電廠，可以嘗試用退役的磷酸鐵鋰電池。例如風(fēng)電單機(jī)儲(chǔ)能系統(tǒng)，為風(fēng)電廠做調(diào)峰和調(diào)頻。”桑德集團(tuán)智慧能源有限公司總經(jīng)理高淵博介紹。

據(jù)了解，退役動(dòng)力電池目前應(yīng)用較多的領(lǐng)域是通信基站。中國(guó)鐵塔自成立之初便開展車用動(dòng)力電池梯次利用研究，并在2015年初開展退役動(dòng)力電池替換現(xiàn)有的鉛酸蓄電池試驗(yàn)，驗(yàn)證了梯次利用電池應(yīng)用于通信基站領(lǐng)域的可行性。

關(guān)鍵技術(shù)成掣肘

記者了解到，退役動(dòng)力電池進(jìn)入梯次利用并不是“拿來就用”，還有一道道的技術(shù)“坎”要邁。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，動(dòng)力電池梯次利用的難點(diǎn)是電池一致性管理及安全控制。據(jù)國(guó)家863電動(dòng)車重大專項(xiàng)動(dòng)力電池測(cè)試中心主任王子冬介紹，電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池進(jìn)入儲(chǔ)能領(lǐng)域梯次利用時(shí)，面臨和儲(chǔ)能系統(tǒng)通用性不一致等諸多問題。“動(dòng)力電池的插槍式充電和儲(chǔ)能的不離網(wǎng)方式，對(duì)電池的管理有著不一樣的標(biāo)準(zhǔn)。”這對(duì)電池的檢測(cè)和安全監(jiān)控技術(shù)提出了很高的要求。

楊凱指出，動(dòng)力電池進(jìn)入梯次利用環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)亟待突破，如快速準(zhǔn)確的性能評(píng)估技術(shù)、低成本的分選重組技術(shù)、在線安全狀態(tài)預(yù)警技術(shù)等。“在梯次利用電池健康狀態(tài)評(píng)估等關(guān)鍵步驟，業(yè)內(nèi)做得還比較膚淺。”楊凱坦言。電池在梯次應(yīng)用環(huán)節(jié)的安全性和電池本體的安全性有本質(zhì)的差別，然而現(xiàn)有儲(chǔ)能工程應(yīng)用環(huán)節(jié)的電池安全幾乎是缺失的。“一旦出現(xiàn)問題就很難控制，比如儲(chǔ)能系統(tǒng)失火后基本都會(huì)燒光。”

王子冬也坦言，目前缺乏較好的技術(shù)來對(duì)退役電池進(jìn)行快速準(zhǔn)確的健康性能評(píng)估。楊凱告訴記者，動(dòng)力電池的歷史數(shù)據(jù)是很重要的資源，檢測(cè)和監(jiān)控部門可以通過分析歷史數(shù)據(jù)來判斷電池的健康狀態(tài)、安全隱患、剩余使用壽命等，這比直接檢測(cè)個(gè)別電池節(jié)省很多精力。“動(dòng)力電池拆解組裝和梯次利用整個(gè)過程的監(jiān)管都有大數(shù)據(jù)，但是幾乎沒有人利用這些數(shù)據(jù)對(duì)電池進(jìn)行評(píng)估和診斷。”王子冬說。

“動(dòng)力電池梯次利用的前景廣闊，未來隨著新能源汽車裝機(jī)規(guī)模快速增長(zhǎng)，退役電池的回收利用問題迫在眉睫。”高淵博表示。

經(jīng)濟(jì)價(jià)值尚未體現(xiàn)

業(yè)內(nèi)專家告訴記者，不是所有退役動(dòng)力電池都有梯次利用價(jià)值。至于哪個(gè)時(shí)期生產(chǎn)的電池能夠進(jìn)行梯次利用，“我們把這個(gè)線劃到2012年比較合適。”楊凱表示。而高淵博認(rèn)為，2014年以后的動(dòng)力電池才有梯次利用的價(jià)值。早期的動(dòng)力電池進(jìn)入梯次利用后，壽命和安全性都得不到保證，經(jīng)濟(jì)性也無法實(shí)現(xiàn)。

“退役電池的梯次利用率達(dá)到一定程度后才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是為什么梯次利用沒有成功的商業(yè)模式？主要是在經(jīng)濟(jì)性上沒有找到支撐點(diǎn)。”王子冬分析道。

高淵博認(rèn)為，降低電池梯次利用的成本是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性的途徑。“經(jīng)過測(cè)算，在梯次利用環(huán)節(jié)如果將電池拆分到模組級(jí)，成本將非常高，甚至?xí)哂趦?chǔ)能系統(tǒng)新電池的集成成本，因此我們主張將電池整包進(jìn)行利用。”

此外，王子冬告訴記者，梯次利用相關(guān)企業(yè)目前沒有專門機(jī)構(gòu)對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行健康性能評(píng)估，雖然可以委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，但是由于檢測(cè)成本較高，車企和電池生產(chǎn)企業(yè)都不愿對(duì)此負(fù)責(zé)，這就導(dǎo)致了安全責(zé)任的缺失。

業(yè)內(nèi)人士呼吁，為降低梯次利用的技術(shù)難度，提高利用經(jīng)濟(jì)性，動(dòng)力電池在生產(chǎn)制造之初就應(yīng)做好回收利用的考慮和設(shè)計(jì)。“梯次利用水平與新電池的水平提升是相輔相成的，隨著動(dòng)力電池的性能提高，價(jià)格下降，未來電池的梯次利用性能肯定會(huì)越來越好，價(jià)格也會(huì)不斷降低。因此動(dòng)力電池還是有梯次利用價(jià)值的，只是在應(yīng)用的技術(shù)環(huán)節(jié)上還需要進(jìn)行深入研究。”楊凱表示。