隨著新能源車推廣普及的程度逐步加大，將來(lái)的動(dòng)力鋰離子電池將面對(duì)大規(guī)模退役的問(wèn)題。2020年，最早推廣的一批新能源車型即將退役，預(yù)計(jì)今年的退役規(guī)模將達(dá)到25GWh（約20萬(wàn)噸）。要怎么樣利用好、管理好此等規(guī)模的廢舊動(dòng)力鋰離子電池，值得全社會(huì)共同沉思。

在我國(guó)政府的大力推廣下，我國(guó)已經(jīng)多年蟬聯(lián)全球最大的新能源汽車市場(chǎng)，同時(shí)也是新能源動(dòng)力鋰離子電池最大的加工國(guó)家。依據(jù)我國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力鋰離子電池使用分會(huì)研究部公布的報(bào)告顯示，2019年我國(guó)動(dòng)力鋰離子電池裝機(jī)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，將來(lái)的動(dòng)力鋰離子電池將面對(duì)大規(guī)模退役的問(wèn)題。2020年，最早推廣的一批新能源車型即將退役，預(yù)計(jì)今年的退役規(guī)模將達(dá)到25GWh（約20萬(wàn)噸）。要怎么樣利用好、管理好此等規(guī)模的廢舊動(dòng)力鋰離子電池，值得全社會(huì)共同沉思。

1、廢舊動(dòng)力鋰離子電池回收利用階段劃分

當(dāng)動(dòng)力鋰離子電池不能完全滿足車用需求時(shí)，可以使用于其他場(chǎng)景，持續(xù)發(fā)揮其功能，做到資源利用的最大化。依據(jù)電池性能衰退程度，可將回收利用大體分為四個(gè)階段，從第一階段向下級(jí)延伸，直至完全不能滿足各場(chǎng)景的使用要求后，進(jìn)入第四階段，即再生利用環(huán)節(jié)。

第一階段的電池可使用于對(duì)放電功率要求稍低的低速電動(dòng)汽車、電動(dòng)三輪車等移動(dòng)、復(fù)雜工況場(chǎng)景；第二階段的電池可使用于電網(wǎng)等對(duì)電池性能要求較低的儲(chǔ)能場(chǎng)景；第三階段的電池緊要為低端儲(chǔ)能場(chǎng)景，如家庭儲(chǔ)能、充電寶等；第四階段的電池將被再生利用，回收金屬元素。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

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%

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前三個(gè)階段的動(dòng)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(jì)性，是提升電池全生命周期價(jià)值的重中之重。

2、梯次利用電池的解決流程

首先判定其是不是可整包使用，如性能良好，并能滿足相應(yīng)場(chǎng)景要求，則整包進(jìn)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(duì)其進(jìn)行重組后進(jìn)入使用環(huán)節(jié)。對(duì)不能滿足要求的模組進(jìn)一步拆分到單體，選擇能夠梯次利用的單體進(jìn)行二次重組。

3、典型梯次利用場(chǎng)景及其工況要求

梯次利用場(chǎng)景多種多樣，每種場(chǎng)景都有與之相對(duì)應(yīng)的使用要求。本文將針對(duì)典型使用場(chǎng)景進(jìn)行重點(diǎn)研究，并分解廢舊動(dòng)力鋰離子電池在各場(chǎng)景下的梯次利用難易程度。

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

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(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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3.1通信用備用電源使用場(chǎng)景

通信基站出于安全方面的考慮，對(duì)電池材料進(jìn)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)是不是集成為一體。廢舊電池在這兩種形式的電源上均能實(shí)現(xiàn)梯次利用，比較兩種電源的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（YD/T?2344.1—2011通信用磷酸鐵鋰離子電池包?第1部分：集成式電池包、YD/T2344.2-2015通信用磷酸鐵鋰離子電池包第2部分：分立式電池包），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(biāo)要求幾乎相同。

通過(guò)比較車用動(dòng)力鋰離子電池和通信基站備用電源的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及辦法，不難發(fā)現(xiàn)，車用動(dòng)力鋰離子電池退役后，倘若僅是剩余容量發(fā)生了變化，其他性能衰退不嚴(yán)重的情況下，只需重點(diǎn)在容量保持率、電池包一致性、深度放電等方面通過(guò)相關(guān)測(cè)試后就能在通信基站備用電源范疇使用。

表2車用和基站用電池的標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)驗(yàn)辦法比較

3.2儲(chǔ)能集裝箱使用場(chǎng)景

梯次電池也可在儲(chǔ)能范疇進(jìn)行推廣使用，通常可以用做應(yīng)急能源，也可以在電網(wǎng)負(fù)荷低的時(shí)候儲(chǔ)能，在電網(wǎng)高負(fù)荷的時(shí)候輸出能量，實(shí)現(xiàn)削峰填谷的功能，減輕電網(wǎng)波動(dòng)。

儲(chǔ)能集裝箱系統(tǒng)將儲(chǔ)能電池、電池管理系統(tǒng)bMS（batterymanagementsystem）、儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)PCS（powercontrolsystem）、動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等聚集于一個(gè)集裝箱內(nèi)。

典型的40英尺（12192mm×2438mm×2896mm）集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)架構(gòu)辦法緊要包括4個(gè)部分：儲(chǔ)能變流器PCS、梯次電池包、主動(dòng)均衡電池管理系統(tǒng)bMS和電池柜，同時(shí)配備動(dòng)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(chǎng)景下推薦對(duì)廢舊動(dòng)力鋰離子電池進(jìn)行整包利用，減小電池拆包重組成本。同時(shí)，倘若將該系統(tǒng)布置在工業(yè)園區(qū)等露天面積較大的場(chǎng)地，可以在屋頂配合光伏板發(fā)電，進(jìn)一步提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。公司自行搭建的儲(chǔ)能集裝箱往往難以接入國(guó)家電網(wǎng)，組建園區(qū)內(nèi)的電力微網(wǎng)是最為實(shí)際的辦法。若儲(chǔ)能規(guī)模較小，可優(yōu)先通過(guò)充電樁為新能源車充電；若儲(chǔ)能規(guī)模較大，可考慮為辦公樓等其他用電場(chǎng)所供應(yīng)電力。

3.3低速車使用場(chǎng)景

低速電動(dòng)汽車涵蓋電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)三輪車、低速電動(dòng)汽車等多種場(chǎng)景。

針對(duì)快遞公司所使用的電動(dòng)三輪車，部分公司開(kāi)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(fèi)租用，后期的電池維修、更換也由梯次利用公司負(fù)責(zé)。這種商業(yè)模式可以帶來(lái)以下的幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①可以平衡快遞公司單次采購(gòu)大批量電池帶來(lái)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(jìn)行充電，充電條件溫柔，有利于延長(zhǎng)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(jìn)入再生利用環(huán)節(jié)，戒備電池造成環(huán)境污染。

按照《四輪低速電動(dòng)汽車技術(shù)條件》（草案）要求，低速電動(dòng)汽車的動(dòng)力鋰離子電池在安全、電性能及循環(huán)壽命3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)方面的要求均引用新能源車用動(dòng)力鋰離子電池對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，車用梯次動(dòng)力鋰離子電池在低速車范疇的適應(yīng)性較高。

表3低速電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的性能要求

3.4AGV小車使用場(chǎng)景

AGV(AutomatedGuidedVehicle，簡(jiǎn)稱AGV)小車指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車，工業(yè)使用中不需駕駛員的搬運(yùn)車，以蓄電池為其動(dòng)力來(lái)源。

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

表4AGV小車用鉛酸蓄電池和梯次鋰離子電池性能比較

4、動(dòng)力鋰離子電池梯次利用難點(diǎn)

動(dòng)力鋰離子電池的梯次利用面對(duì)諸多挑戰(zhàn)，尤其在經(jīng)濟(jì)性、安全性方面的難題制約著該產(chǎn)業(yè)的進(jìn)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(shè)計(jì)均不相同，無(wú)法采用同一套拆解流水線，導(dǎo)致電池拆解時(shí)極為不便，自動(dòng)化程度極低。

廢舊動(dòng)力鋰離子電池在拆解進(jìn)行梯次利用時(shí)，非得經(jīng)過(guò)多道工藝流程，包括品質(zhì)測(cè)試、安全性評(píng)估、循環(huán)壽命探測(cè)等，再將電芯分選分級(jí)、重組后才可以實(shí)現(xiàn)梯次利用。整個(gè)解決的過(guò)程耗時(shí)耗力，成本居高不下。

4.2梯次電池的安全性要重視

退役動(dòng)力鋰離子電池經(jīng)歷了嚴(yán)酷的車用使用環(huán)節(jié)，各方面的性能衰退難以筆直判別，尤其是電池的安全問(wèn)題應(yīng)該引起行業(yè)的重點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)辦法已經(jīng)很完備，但有關(guān)梯次電池的安全性，目前沒(méi)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)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(dú)使用還是作為人工篩選的輔助手段要進(jìn)一步研究。

同時(shí)，梯次電池的使用場(chǎng)景缺乏管控。什么場(chǎng)景下可以使用梯次電池，什么場(chǎng)景禁止使用梯次電池沒(méi)有相應(yīng)要求；在梯次電池的使用中，要怎么樣應(yīng)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控、出現(xiàn)事故后責(zé)任要怎么樣判斷都是行業(yè)監(jiān)管的空白地帶。

5、動(dòng)力鋰離子電池梯次利用任重道遠(yuǎn)

廢舊動(dòng)力鋰離子電池的梯次利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展任重道遠(yuǎn)。通過(guò)以上內(nèi)容的研究，可以看出，廢舊動(dòng)力鋰離子電池梯次利用可以實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化，符合綠色、循環(huán)、可繼續(xù)的發(fā)展理念。其使用場(chǎng)景豐富，市場(chǎng)空間巨大，在利用得當(dāng)?shù)那疤嵯?，可以?chuàng)造很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但該產(chǎn)業(yè)也面對(duì)著經(jīng)濟(jì)性、安全性的雙重考驗(yàn)，惟有沖破這兩大瓶頸，才能迎來(lái)產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。