鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3204次 | 2018年06月02日
電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的梯次利用分析
隨著電動(dòng)汽車在汽車市場銷售份額的不斷增加,其內(nèi)部老舊電池的處理問題愈發(fā)受到社會(huì)各界的重視。舊電池部件的二次利用,可以間接降低電池的成本價(jià)格,還能減少電池垃圾對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染。舊電池也可作為儲(chǔ)能部件,為電網(wǎng)系統(tǒng)、電力市場提供部分輔助服務(wù)。老舊電池的二次利用技術(shù)將會(huì)開辟一個(gè)新興的市場。
在中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)大規(guī)模推廣之初,動(dòng)力電池的梯次利用就曾被提及。2011年起,動(dòng)力電池回收利用工作被納入中國新能源汽車推廣應(yīng)用的政策體系,政府也在2012-2020年節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中,對(duì)動(dòng)力電池回收利用工作進(jìn)行了明確規(guī)劃。但由于當(dāng)時(shí)的動(dòng)力電池大多處于示范運(yùn)營階段,動(dòng)力電池的梯次利用工作并未真正開展。
伴隨著新能源汽車的爆發(fā)式增長,動(dòng)力電池回收市場也在壯大。數(shù)據(jù)顯示,截至2017年,我國電動(dòng)汽車、新能源汽車銷售量已達(dá)到77萬輛,保有量超過160萬輛,占世界的一半。據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心預(yù)測,隨著電動(dòng)汽車市場規(guī)模不斷增長,中國動(dòng)力電池將迎來“報(bào)廢潮”,動(dòng)力電池平均報(bào)廢年限為5~8年,2018年~2020年,全國累計(jì)報(bào)廢動(dòng)力電池將達(dá)12萬~20萬噸,到2025年動(dòng)力電池年報(bào)廢量或達(dá)35萬噸的規(guī)模,大約是2016年報(bào)廢量的20倍。
隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境污染、碳排放等問題越來越重視,對(duì)于退役動(dòng)力電池進(jìn)行梯次利用,一直被認(rèn)為是新能源汽車動(dòng)力電池退役后的主要去處,然而,也有人從安全性和經(jīng)濟(jì)性層面考慮,認(rèn)為動(dòng)力電池梯次利用就是一個(gè)“偽命題”。然而,隨著中國動(dòng)力電池退役潮的臨近,以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)公布,動(dòng)力電池的梯次利用將在退役電池規(guī)模和政策方面獲得更多支撐,梯次利用勢在必行。
中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟秘書長張靜認(rèn)為,動(dòng)力電池在儲(chǔ)能上梯次利用確實(shí)存在一些問題,但說它是“偽命題”似乎還不太合適。一方觀點(diǎn)從節(jié)約成本、綠色發(fā)展的角度認(rèn)為,將退役動(dòng)力電池用于儲(chǔ)能,可以體現(xiàn)出動(dòng)力電池全生命周期的價(jià)值,也可以節(jié)約一些成本,并讓鋰離子電池真正做到“綠色”;另一方則從技術(shù)角度考慮,認(rèn)為經(jīng)過在動(dòng)力系統(tǒng)中的使用,電芯性能已有很大改變,再用于儲(chǔ)能系統(tǒng),電芯性能方面會(huì)存在問題,而解決這些問題又會(huì)增加更多的成本投入。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
中興派能營銷事業(yè)部總經(jīng)理馮朝暉表示如果進(jìn)行梯次利用,大規(guī)模儲(chǔ)能并不是退役動(dòng)力電池的理想選擇,例如一輛電動(dòng)汽車的帶電量約30-100KWh,而大型儲(chǔ)能電站通常在6-7MWh左右,一個(gè)大型儲(chǔ)能電站相當(dāng)于幾千輛電動(dòng)汽車,對(duì)電芯在一致性方面的要求,顯然比電動(dòng)汽車要高得多。而且電動(dòng)汽車2-3天才充一次電,而儲(chǔ)能電站基本每天都要循環(huán)至少一次,這對(duì)電芯的相關(guān)性能也有更高的要求。大型儲(chǔ)能項(xiàng)目在很多方面,對(duì)電芯的要求要遠(yuǎn)高于電動(dòng)汽車。
陽光電源高級(jí)技術(shù)經(jīng)理吳磊也表示,退役動(dòng)力電池最難的步驟是篩選。每輛車的行駛狀況不同,導(dǎo)致電池的容量、內(nèi)阻等無法一致,且儲(chǔ)能系統(tǒng)和汽車動(dòng)力系統(tǒng)電芯數(shù)量不是一個(gè)數(shù)量級(jí),篩選工作繁重巨大。即使成功篩選后繼續(xù)應(yīng)用在儲(chǔ)能系統(tǒng)中,這些不同工況的電芯如何管理,也是一個(gè)問題。
浙江超威電力有限公司儲(chǔ)能事業(yè)部總經(jīng)理李敏表示,梯次電池放電倍率達(dá)到0.3C以上還比較困難,動(dòng)力電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的梯次利用還有局限性,并且在提高光伏發(fā)電的預(yù)測曲線精度方面,暫時(shí)不推薦使用梯次電池技術(shù)
德國萊茵TUV大中華區(qū)太陽能及燃料電池技術(shù)服務(wù)總經(jīng)理李衛(wèi)春表示,在動(dòng)力電池梯次利用方面,需要一些標(biāo)準(zhǔn)來判斷退役電池是否適合用于儲(chǔ)能,以及按照哪些規(guī)范來進(jìn)行應(yīng)用。
中國工程院院士楊裕生指出,電化學(xué)儲(chǔ)能具備的十大性能,最主要的就是安全性,只有在確保安全的前提下,電化學(xué)儲(chǔ)能才能發(fā)揮它在能源革命中的作用,推動(dòng)中國綠色能源的發(fā)展。也正因如此,對(duì)于安全性要求非常高的大型儲(chǔ)能項(xiàng)目,需要在電芯的選擇上更加謹(jǐn)慎。而動(dòng)力電池梯次利用,也應(yīng)著眼于微網(wǎng)、備用電源等小規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域,或應(yīng)用在電動(dòng)自行車、低速電動(dòng)車等動(dòng)力領(lǐng)域。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
這些觀點(diǎn)都表明,退役動(dòng)力電池要想在儲(chǔ)能上梯次利用,那么應(yīng)用的系統(tǒng)應(yīng)該盡量簡單,否則得不償失。
從整個(gè)新能源汽車產(chǎn)業(yè)看,投入應(yīng)用的動(dòng)力電池規(guī)模越大,其管理難度也就越大,動(dòng)力電池的規(guī)格尺寸等越需要標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。2017年8月4日,GB/T34015-2017《車用動(dòng)力電池回收利用——余能檢測》、GB/T34013-2017《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》、GB/T34014-2017《汽車動(dòng)力電池編碼規(guī)則》三項(xiàng)動(dòng)力電池國家標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)內(nèi)容已正式公布。這三項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)使動(dòng)力電池的信息追溯成為可能,梯次利用更加安全、有序和規(guī)范。10月11日,國家發(fā)改委官網(wǎng)掛出的《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》(下稱《指導(dǎo)意見》)描繪了儲(chǔ)能技術(shù)十年發(fā)展“路線圖”,其中就指出,完善動(dòng)力電池全生命周期監(jiān)管,開展對(duì)淘汰動(dòng)力電池進(jìn)行儲(chǔ)能梯次利用研究。
從國家推薦標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)到國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的制定,動(dòng)力電池的梯次利用正獲得越來越有力的支撐。現(xiàn)在,行業(yè)內(nèi)熱議的不是梯次利用的真?zhèn)螁栴},而是如何將動(dòng)力電池的梯次利用與新能源汽車的發(fā)展無縫銜接,將動(dòng)力電池的梯次利用向前推進(jìn)。
超威集團(tuán)的動(dòng)力電池梯次利用有一套詳細(xì)的解決方案:回收的鋰電池價(jià)格約為新電池價(jià)格的20%,如果回收的鋰動(dòng)力電池組設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)保存良好且符合梯次利用要求,公司錄入儲(chǔ)能系統(tǒng)配組參數(shù)后,直接入庫作為儲(chǔ)能系統(tǒng)配組電池。如果回收的鋰動(dòng)力電池組設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)不清楚,超威集團(tuán)將進(jìn)行電性能和安全性能檢測,如果符合儲(chǔ)能應(yīng)用要求,將直接錄入儲(chǔ)能系統(tǒng)配組參數(shù),入庫作為儲(chǔ)能系統(tǒng)配組電池。如果整個(gè)鋰動(dòng)力電池組不符合儲(chǔ)能要求,將對(duì)基本的模組單元進(jìn)行檢測,符合要求者作為儲(chǔ)能電池入庫;不符合要求者,進(jìn)入回收倉庫。
天津力神電池股份有限公司副總工程師蘇金然從能量密度、成本、標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、技術(shù)成熟度和梯次利用六個(gè)維度分析了18650和21700電池的優(yōu)劣。通過對(duì)比,蘇金然認(rèn)為,18650在能量密度和成本方面不如21700優(yōu)勢明顯,但在技術(shù)成熟度和梯次利用方面,21700不如18650。中國生產(chǎn)21700電池的時(shí)間并不長,21700動(dòng)力電池的退役期還有幾年,21700的梯次利用還可以進(jìn)一步研究和探索。