鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:872次 | 2018年12月08日
簡析關(guān)于動力電池的回收問題
三項(xiàng)動力電池國家標(biāo)準(zhǔn)初步規(guī)范了動力電池的尺寸、回收的標(biāo)準(zhǔn)與流程以及編號方案,動力電池梯次利用是儲能行業(yè)發(fā)展的重要推動力,新標(biāo)準(zhǔn)對于儲能行業(yè)絕對是利好的,在此儲能行業(yè)就待臨門一腳破關(guān)之時(shí),更是讓儲能春風(fēng)吹滿地。從去年開始,儲能大勢就一直被看好,無論是市場規(guī)模,還是產(chǎn)品對于能源生態(tài)圈的價(jià)值,業(yè)內(nèi)都給予了十分清晰的肯定。但行業(yè)的發(fā)展絕對是曲折前行的過程,筆者針對目前國內(nèi)儲能行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀做了相關(guān)探討。
規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)框架大,有待進(jìn)一步細(xì)化
國家政策的出臺與細(xì)化不是一蹴而就的,在大方向的把控上需要實(shí)時(shí)根據(jù)市場大環(huán)境與技術(shù)階段進(jìn)行細(xì)分規(guī)范。上述出臺的動力電池三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化到了尺寸、使用材料、余能檢測,標(biāo)準(zhǔn)是動力電池標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)以及回收策略的第一步,從根本上對動力電池的尺寸規(guī)格進(jìn)行了標(biāo)注,但從梯次利用的角度上來講,現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)對于動力電池回收是不夠的,下圖展示了動力電池梯次利用中須知的六項(xiàng)信息。
我們知道,一個(gè)電池包,是由多個(gè)電芯經(jīng)過串并聯(lián)組合而成,那么什么樣的電芯可以被使用在同一個(gè)電池包中呢?下表標(biāo)明了現(xiàn)階段技術(shù)手段下,不同容量狀況的動力電池可以如何運(yùn)用的情況。
但有些問題需要注明:
此處的容量是指,動力電池從電動汽車上被淘汰下來后的容量,這一指標(biāo)在動力電池被回收時(shí)就會檢測。這個(gè)指標(biāo)要對比該電芯的初始容量,目前技術(shù)來看,SOC(電荷狀態(tài))高于80%的,可以被繼續(xù)利用在電動汽車上,SOC低于80%高于60%的,可以經(jīng)過檢測后被梯次利用,低于60%的可直接拆解再利用。
不同容量的動力電池可以并聯(lián),但是在相同能量密度的前提下,此處的能量密度是指新電池的能量密度,即在電池剛出廠,處于100%電荷狀態(tài)時(shí)的能量密度,換句話說,這要求電芯的型號基本統(tǒng)一,初始能量密度相差過遠(yuǎn)的電芯,就算在被梯次利用時(shí)能量密度恰巧相似,也無法同時(shí)并聯(lián)使用。
符合上述標(biāo)準(zhǔn)就可以直接梯次利用了嗎?答案是:NO。
各個(gè)廠家生產(chǎn)的電芯的制程與材料不會完全相同(如下圖所示),所以就算電芯的容量一樣,放電曲線也會有差異,強(qiáng)行組成在一個(gè)電池包中,會出現(xiàn)cellunbalance,久而久之,電池壽命會減少。
此外,因此動力電池在被梯次利用在儲能設(shè)備中時(shí),BMS會首先檢測到電池包中首先到達(dá)放電臨界點(diǎn)的電芯,此時(shí)整個(gè)儲能系統(tǒng)就會停止,然而事實(shí)上還有很多個(gè)電芯的放電情況并沒有達(dá)到BMS設(shè)置臨界點(diǎn),還可以繼續(xù)放電卻被迫停止,造成了能量的損失的同時(shí)還降低了儲能設(shè)備的工作效率。因此充放電倍率這一指標(biāo)也十分重要。(電芯的放電曲線的影響因素不僅僅包括充放電倍率,還包括上述提到的制程與材料,但充放電倍率影響最大。)因此,在標(biāo)準(zhǔn)推出的余能檢測標(biāo)準(zhǔn)流程后,還應(yīng)加入兩項(xiàng)檢測,即電荷狀態(tài)計(jì)算與充放電倍率。
以上可知,動力電池的梯次回收并利用在一個(gè)儲能設(shè)備中至少需要滿足以下條件:
電芯尺寸相同
電極材料相同
電芯容量相似或能量密度相同
充放電倍率相似
我們說“相似”是指,該指標(biāo)可能不需要嚴(yán)格一致,但需要規(guī)范在某一個(gè)范圍內(nèi)。具體范圍需要進(jìn)一步的技術(shù)考究。
動力電池在電動汽車上,2-3天才充一次電,而儲能設(shè)備里,基本每天都要循環(huán)至少一次,這對電芯的相關(guān)性能也有更高的要求,但目前看來,僅要求同時(shí)滿足上述四個(gè)指標(biāo),目前看來都是比較困難的。而且,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,且儲能系統(tǒng)和汽車動力系統(tǒng)電芯數(shù)量不是一個(gè)數(shù)量級,篩選工作繁重巨大。
不同電池廠家的電池有差別,同一電池在不同整車上運(yùn)用后也有差別。在此基礎(chǔ)上,筆者認(rèn)為主要的解決方案是組串分布式,只串聯(lián)不并聯(lián),如果一輛車上的電池全部退下來,其電芯的容量統(tǒng)一性還是不錯的,以一輛車上拆下來的一套退役動力電池作為一個(gè)基本的儲能單元電池組,然后配上一臺中小功率的PCS,加上合適的監(jiān)控單元構(gòu)成一個(gè)基本的儲能單元,再并聯(lián)在一起,構(gòu)成一個(gè)功率不等的中大型儲能功率系統(tǒng)。
組串分布式要求同一整車廠的退役電池統(tǒng)一回收使用,因此,為方便回收,提升動力電池的梯次利用率,要先明晰動力電池回收的路線問題。
根據(jù)國家號召的鋰電池“誰出售、誰回收”方針,如上圖所示,由電池廠與整車廠回收電池是目前最具可能性的一條方案,但這條回收路線還有很多局限性與可能性,下面將進(jìn)行具體分析:
電動汽車的動力電池不論是體積還是重量都很大,退役的動力電池要做到“回歸祖籍”目前較難實(shí)現(xiàn),回收過程中要支出大量人力財(cái)力,因此退役電池梯次利用應(yīng)就地消耗——目前,越來越多專業(yè)回收鋰電池的公司出現(xiàn),電池廠或整車廠可與這類廠家合作,將動力電池回收業(yè)務(wù)外包給這類廠家,指定品牌下4S店將從車主那回收的動力電池統(tǒng)一送往當(dāng)?shù)仉姵鼗厥諒S,進(jìn)行相關(guān)的回收檢測流程,SOC(電荷狀態(tài))高于60%的再出售給當(dāng)?shù)貎δ芷髽I(yè)進(jìn)行梯次利用,低于60%的進(jìn)行分解再利用。通過梯次利用檢測的電池可銷售給當(dāng)?shù)貎δ軓S家亦或是低速電動車廠家。
事實(shí)上,政策號召的“誰出售、誰回收”方針要求企業(yè)做到的是,產(chǎn)業(yè)鏈條中的主要環(huán)節(jié)要積極加入到電池回收的布局中來,負(fù)起回收責(zé)任。就目前市場情況而言,并非每個(gè)企業(yè)都有完整產(chǎn)業(yè)鏈、有完全自主回收能力與再次利用(二次銷售)布局,沒有布局或布局不完整的企業(yè)可以使用上述的外包策略,一則保證切實(shí)參與到電池回收環(huán)節(jié)中,二則可通過售賣退役電動電池實(shí)現(xiàn)盈利。
目前市場上這樣的模式已經(jīng)存在,許多電池回收廠甚至是儲能廠家積極主動尋找電池廠或整車廠進(jìn)行合作,預(yù)定其即將退役的動力電池進(jìn)行回收。未來動力電池的梯次利用帶來的影響絕不僅僅波及到儲能行業(yè),機(jī)會總是青睞有遠(yuǎn)見的人!