隨著新能源車推廣普及的程度逐步加大，未來的動力鋰離子電池將面對大規(guī)模退役的問題。2020年，最早推廣的一批新能源車型即將退役，預計今年的退役規(guī)模將達到25GWh（約20萬噸）。如何利用好、管理好此等規(guī)模的廢舊動力鋰離子電池，值得全社會共同思考。

在我國政府的大力推廣下，我國已經(jīng)多年蟬聯(lián)全球最大的新能源汽車市場，同時也是新能源動力鋰離子電池最大的生產(chǎn)國家。根據(jù)我國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會動力鋰離子電池應用分會研究部公布的報告顯示，2019年我國動力鋰離子電池裝機量約62.2GWh，同比上升9.3%。隨著新能源車推廣普及的程度逐步加大，未來的動力鋰離子電池將面對大規(guī)模退役的問題。2020年，最早推廣的一批新能源車型即將退役，預計今年的退役規(guī)模將達到25GWh（約20萬噸）。如何利用好、管理好此等規(guī)模的廢舊動力鋰離子電池，值得全社會共同思考。

1、廢舊動力鋰離子電池回收利用階段劃分

當動力鋰離子電池不能完全滿足車用需求時，可以應用于其他場景，繼續(xù)發(fā)揮其功能，做到資源利用的最大化。根據(jù)電池性能衰退程度，可將回收利用大體分為四個階段，從第一階段向下級延伸，直至完全不能滿足各場景的使用要求后，進入第四階段，即再生利用環(huán)節(jié)。

第一階段的電池可應用于對放電功率要求稍低的低速電動汽車、電動三輪車等移動、復雜工況場景；第二階段的電池可應用于電網(wǎng)等對電池性能要求較低的儲能場景；第三階段的電池重要為低端儲能場景，如家庭儲能、充電寶等；第四階段的電池將被再生利用，回收金屬元素。

前三個階段的動力鋰離子電池為梯次利用環(huán)節(jié)，能否提升梯次利用的經(jīng)濟性，是提升電池全生命周期價值的重中之重。

2、梯次利用電池的處理流程

首先判定其是否可整包應用，如性能良好，并能滿足相應場景要求，則整包進入梯次利用環(huán)節(jié)。如不能整包利用，則拆解模組，分選出性能良好的模組，對其進行重組后進入使用環(huán)節(jié)。對不能滿足要求的模組進一步拆分到單體，選擇能夠梯次利用的單體進行二次重組。

3、典型梯次利用場景及其工況要求

梯次利用場景多種多樣，每種場景都有與之相對應的使用要求。本文將針對典型應用場景進行重點研究，并分析廢舊動力鋰離子電池在各場景下的梯次利用難易程度。

3.1通信用備用電源使用場景

通信基站出于安全方面的考慮，對電池材料進行了限制，僅使用磷酸鐵鋰離子電池。電池分為分立式和集成式兩種，兩者的差別在于電池模塊與電池管理系統(tǒng)是否集成為一體。廢舊電池在這兩種形式的電源上均能實現(xiàn)梯次利用，比較兩種電源的相關(guān)標準（YD/T?2344.1—2011通信用磷酸鐵鋰離子電池組?第1部分：集成式電池組、YD/T2344.2-2015通信用磷酸鐵鋰離子電池組第2部分：分立式電池組），可以看出兩者僅在循環(huán)壽命的要求上存在較大差異，其他指標要求幾乎相同。

通過比較車用動力鋰離子電池和通信基站備用電源的試驗內(nèi)容及方法，不難發(fā)現(xiàn)，車用動力鋰離子電池退役后，假如僅是剩余容量發(fā)生了變化，其他性能衰退不嚴重的情況下，只需重點在容量保持率、電池組一致性、深度放電等方面通過相關(guān)檢測后就能在通信基站備用電源領(lǐng)域應用。

表2車用和基站用電池的標準及試驗方法比較

3.2儲能集裝箱使用場景

梯次電池也可在儲能領(lǐng)域進行推廣應用，通?？梢杂米鰬蹦茉?，也可以在電網(wǎng)負荷低的時候儲能，在電網(wǎng)高負荷的時候輸出能量，實現(xiàn)削峰填谷的功能，減輕電網(wǎng)波動。

儲能集裝箱系統(tǒng)將儲能電池、電池管理系統(tǒng)BMS（batterymanagementsystem）、儲能變流器系統(tǒng)PCS（powercontrolsystem）、動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等集中于一個集裝箱內(nèi)。

典型的40英尺（12192mm×2438mm×2896mm）集裝箱儲能系統(tǒng)架構(gòu)方法重要包括4個部分：儲能變流器PCS、梯次電池組、主動均衡電池管理系統(tǒng)BMS和電池柜，同時配備動力環(huán)境控制系統(tǒng)及消防系統(tǒng)。

由于集裝箱尺寸較大，因此該場景下推薦對廢舊動力鋰離子電池進行整包利用，減小電池拆包重組成本。同時，假如將該系統(tǒng)布置在工業(yè)園區(qū)等露天面積較大的場地，可以在屋頂配合光伏板發(fā)電，進一步提升儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟性。公司自行搭建的儲能集裝箱往往難以接入國家電網(wǎng)，組建園區(qū)內(nèi)的電力微網(wǎng)是最為實際的方法。若儲能規(guī)模較小，可優(yōu)先通過充電樁為新能源車充電；若儲能規(guī)模較大，可考慮為辦公樓等其他用電場所供應電力。

3.3低速車使用場景

低速電動汽車涵蓋電動自行車、電動摩托車、電動三輪車、低速電動汽車等多種場景。

針對快遞公司所使用的電動三輪車，部分公司開展了梯次電池租賃模式的示范推廣。電池的產(chǎn)權(quán)歸屬于梯次利用公司，快遞公司付費租用，后期的電池維修、更換也由梯次利用公司負責。這種商業(yè)模式可以帶來以下的幾點優(yōu)勢：①可以平衡快遞公司單次采購大批量電池帶來的成本壓力；②電池的電量使用完畢后，通常放置在充電柜中進行充電，充電條件溫和，有利于延長電池的使用壽命；③梯次利用使用之后還可以將電池有效回收，進入再生利用環(huán)節(jié)，防止電池造成環(huán)境污染。

按照《四輪低速電動汽車技術(shù)條件》（草案）要求，低速電動汽車的動力鋰離子電池在安全、電性能及循環(huán)壽命3項關(guān)鍵技術(shù)方面的要求均引用新能源車用動力鋰離子電池對應的標準，車用梯次動力鋰離子電池在低速車領(lǐng)域的適應性較高。

表3低速電動汽車對動力鋰離子電池的性能要求

3.4AGV小車使用場景

AGV(AutomatedGuidedVehicle，簡稱AGV)小車指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，工業(yè)應用中不需駕駛員的搬運車，以蓄電池為其動力來源。

AGV小車的工況特點如下：固定路線、淺充淺放、使用條件溫和。目前，AGV小車通常使用的電池仍是鉛酸電池，若改用退役的動力鋰離子電池可提升其工作性能。因此，可利用梯次動力鋰離子電池對原有鉛酸電池進行替換。

表4AGV小車用鉛酸電池和梯次鋰離子電池性能比較

4、動力鋰離子電池梯次利用難點

動力鋰離子電池的梯次利用面對諸多挑戰(zhàn)，尤其在經(jīng)濟性、安全性方面的難題制約著該產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。

4.1拆解利用，成本高昂

每家整車公司的電池系統(tǒng)設計均不相同，無法采用同一套拆解流水線，導致電池拆解時極為不便，自動化程度極低。

廢舊動力鋰離子電池在拆解進行梯次利用時，必須經(jīng)過多道工藝流程，包括品質(zhì)檢測、安全性評估、循環(huán)壽命測試等，再將電芯分選分級、重組后才可以實現(xiàn)梯次利用。整個處理的過程耗時耗力，成本居高不下。

4.2梯次電池的安全性要重視

退役動力鋰離子電池經(jīng)歷了嚴酷的車用使用環(huán)節(jié)，各方面的性能衰退難以直接判別，尤其是電池的安全問題應當引起行業(yè)的重點關(guān)注。隨著電池循環(huán)壽命的新增，起火、自燃等隱患大幅上升。有關(guān)新電池的安全標準、試驗方法已經(jīng)很完備，但有關(guān)梯次電池的安全性，目前沒有相關(guān)的標準可以參考。部分公司提出利用大數(shù)據(jù)的方式判斷電池模組的健康情況，這種方式可否單獨使用還是作為人工篩選的輔助手段要進一步研究。

同時，梯次電池的使用場景缺乏管控。什么場景下可以使用梯次電池，什么場景禁止使用梯次電池沒有相應要求；在梯次電池的應用中，如何應對其進行監(jiān)控、出現(xiàn)事故后責任如何判斷都是行業(yè)監(jiān)管的空白地帶。

5、動力鋰離子電池梯次利用任重道遠

廢舊動力鋰離子電池的梯次利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展任重道遠。通過以上內(nèi)容的研究，可以看出，廢舊動力鋰離子電池梯次利用可以實現(xiàn)資源利用的最大化，符合綠色、循環(huán)、可持續(xù)的發(fā)展理念。其使用場景豐富，市場空間巨大，在利用得當?shù)那疤嵯拢梢詣?chuàng)造很大的經(jīng)濟價值。但該產(chǎn)業(yè)也面對著經(jīng)濟性、安全性的雙重考驗，只有突破這兩大瓶頸，才能迎來產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。