鉅大LARGE | 點擊量：600次 | 2019年05月15日
怎樣提升動力電池再利用的效率
4月24-26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日上午的“儲能電池與技術(shù)應(yīng)用（上）”專場，原國家863電動車重大專項動力電池測試中心主任王子冬在會上分享了主題報告《如何提升動力電池再利用的效率》，以下為演講實錄：
王子冬：大家上午好！我今天簡單的跟大家分享一下關(guān)于儲能提高動力電池的利用效率的事，我補充一下剛剛王總說的，不同材料體系的動力電池一定要找到自己最合適的定位，鈦酸鋰在軌道交通上替代鎳氫電池是很好的想法、也是很好的案例，特別是在儲能領(lǐng)域，情況下在環(huán)境惡劣條件下用鈦酸鋰比其它他電池更來得合適，就像鉛酸電池在叉車領(lǐng)域中獨霸天下一樣，其實叉車領(lǐng)域未必要用鋰電池，因為鋰電池太輕了，那個領(lǐng)域中電池重點反而好，所以我覺得不同的電池一定要找到自己的定位。
我今天跟大家講一下動力電池如何提升它的效率？主要是使用效率，不是充放電效率。
四個問題跟大家分享：
第一，動力電池發(fā)展。
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%
簡單過一下來，這是去年的情況，今年開門紅會也挺好，但是大家知道最近出了不少事，出的事情也讓大家挺頭疼，我最近這兩天也因為這些事在忙活他們的事。在儲能這件事情上我們主要還考慮的是能源安全問題，希望在座的大家都要去理解這個事情，我們國家整體個的發(fā)展一定要考慮能源安全，我們有這么多的石油要進口，但是并不代表石油在世界上是緊缺的，實際上是因為運輸通道問題，我們自己的不產(chǎn)能不足，所以我們很擔(dān)心這個問題。
最近大家也看到了，電網(wǎng)也好、整個電力系統(tǒng)也好，都在改革，將來儲能領(lǐng)域會有很大的發(fā)展，但是大家不要理解為儲能就是鋰電池的事情，實際上全世界現(xiàn)在真正用電化學(xué)儲能的市場份額占的全世界大概在2%—2.4%，這里面其中有一大部分是鋰電池，但是只占1.4%點幾，不要一提儲能就一定想到的是鋰電池，電池只是其中一種方法。
但是現(xiàn)在我們在新能源風(fēng)、光發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中，好像一定要儲能，但是我們回顧看一下歐洲十年的新能源發(fā)展歷程，歐洲有些國家，特別像特別德國，他平均每天最高負(fù)荷時候新能源的供電能力已經(jīng)超過了50%，這是一個非常非常料不起的數(shù)字。你看我們國家，（我們國家大概最高峰的時候新能源不到6.5%），他居然達到50%以上，但是他并沒有配去做儲能系統(tǒng)。，不是說有了這個新能源風(fēng)、光發(fā)電系統(tǒng)一定要儲能，為什么？他德國的風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)離城市和離用戶很近，所以不需要儲，發(fā)了馬上用掉。，我們的新能源風(fēng)、光發(fā)電系統(tǒng)是安裝在很偏僻的地方，那個地方根本用電量不大掉，然后新能源風(fēng)、光發(fā)電系統(tǒng)又存在波動，所以需要儲能系統(tǒng)。實際實踐中如果系統(tǒng)配置設(shè)計的合理情況下，我跟大家講，波動這個事情問題并不大，一個風(fēng)機是有波動的，一萬個風(fēng)機實際波動并不那么大了，因為風(fēng)是穿堂走的，所以我們要去綜合考慮這個儲能系統(tǒng)匹配的事情。
剛才我也說了，實際鈦酸鋰電池干這件事比較合適，鈦酸鋰電池還可以去做調(diào)頻，我們十年多的研究后發(fā)現(xiàn)，不管鋰電池做的怎么好，如果晚上吸低谷電點、白天再高價把電賣出去，這個方式當(dāng)中是沒有盈利的商業(yè)模式的，一定是儲能和調(diào)頻兩個結(jié)合起來才有可能盈利，否則是不盈利的。
經(jīng)過了20年的探索，我從2000年開始做動力電池測試中心的主任，那個時候李麗教授還是學(xué)生、還沒有畢業(yè)呢，一晃20年過去了，在這個我們過程中我們應(yīng)用過了很多種結(jié)構(gòu)的動力電池，最后歸類下來這幾種電池可能對未來的儲能也好、未來的動力也好，以及梯次利用和回收可能會更合適方便。大家注意，這里面沒有小型卷繞電池，很多人說，主任，你怎么老是攻擊說小型卷繞電池不好，其實不是我老說小型攻擊卷繞電池不好，是因為它有它自身的一些難以克服的問題，我們現(xiàn)在越來越難以總結(jié)接受，特別是這次上海4月21號的電動汽車著火事故情，按道理我們有些人常說小型卷繞電池是很安全的，一個電池出問題是不會帶來別的電池出問題的，但是大家看那個視頻，2秒鐘車就炸了，就是發(fā)現(xiàn)煙出來2秒鐘后車就炸了，這個速度極快。所以再次打破人們對動力電池的理解，不是電池變小就安全，如果是這樣的話就不會出這個問題了。
動力電池我們一定要解決回收再利用問題。前面剛才姜總也提到了，包括王總也都提到了，我們?nèi)タ催@個東西，實際上我們現(xiàn)在可以選的這個電池，這是一個很老的一張圖，但是到今天我們還很難突破這件事情，可以選擇的各種材料體系，這里面各種電化學(xué)都擱在里頭了。
現(xiàn)在來看，如果作為在電動汽車追求能量密度情況下，可能鋰離子電池是最核心的問題，如果追求高倍率充放電、高功率密度的情況下未必是鋰離子電池，也有其他的更合適的。但是我們今天已知的，（前邊我講了），電化學(xué)的這些體系當(dāng)中都存在著這樣和那樣的不足，所以限制了它的應(yīng)用。同時，我們也不要想象某一種新材料一出來東西就能夠替代所有現(xiàn)在正在應(yīng)用的材料體系，一定是去做細(xì)分市場。我剛才說的就是鈦酸鋰電池，一定有它自己獨到的細(xì)分市場，在那個領(lǐng)域當(dāng)中他將成為王，但是你不要去說鈦酸鋰電池可以用到我跟所有的車上，我去上如乘用車，那個最好不要去碰，那個領(lǐng)域不適合鈦酸鋰電池。
我們一直在談到這個回收問題，我也多次跟大家說過。，這是一個成本分析表，實際我們現(xiàn)在大部分人在談梯次利用的時候，我們是想象的把電動車用過的動力電池拿下來，認(rèn)為還有剩余利用的價值。我們光看到了它有剩余價值，我們沒有看到你要提取這個剩余價值將要付出多少成本？，到現(xiàn)在是沒有數(shù)的。這里面有幾個方面，電池拿回來你是不是要整理？電池拿回來你是不是要做安全性評價？這里面有一個很重要的點，剛才王總她他們也說了，他們的鈦酸鋰電池可以做到說1萬次循環(huán)壽命，我他們可以做到1萬次、2萬次、甚至3萬次，我們不生成SEI膜已經(jīng)是很不錯的事情了。，目前的三元材料的動力電池也好、儲能用電池也好，容量動力下降、性能下降，鋰跑哪兒去了？，大家仔細(xì)去想一下，否則應(yīng)該是永動機，一個離子過去、應(yīng)該一個離子回來，為什么沒有都回來？，沒有回來的鋰離子上哪兒了？，所以對于梯次利用的時候就存在了安全評價的問題。我們今天沒有人能夠準(zhǔn)確地評價這件事，我做了近20年測試中心主任，我們也孜孜不倦的在努力想辦法找到快速評價的方法。但是我跟大家講，兩個事情我們沒有解決掉。第一，動力電池的衰減原因是為什么？第二，每一次安全事故的什么原因是什么？最近出了幾檔事情很多人都在說，熱失控，實際上我跟大家講，是蒙你們外行的，熱失控是一個現(xiàn)象，熱失控不是結(jié)果，熱失控了，就是我這個溫度控制不住了，是一個現(xiàn)象，結(jié)果有些人把這個熱失控當(dāng)作一個原因去說，就跟我們前些年說碳納米管一樣，納米是一個尺寸，不代表什么東西，一說納米管我們好像成了一個新心東西了，不是的。，同樣，熱失控大家記住是一個現(xiàn)象?，F(xiàn)在我們沒有找到鋰電池產(chǎn)生熱失控的準(zhǔn)確原因，誰都會說什么內(nèi)短路了、磕碰了，但是我們?nèi)ヌ幚硎鹿实臅r候發(fā)現(xiàn)，既沒有短路、也沒有磕碰，就出事了。這次大家看到的事故車就停在那兒，什么也沒有做了，。蔚來那個車也停在那兒了，九龍那個車也停在樓底下車庫充電著的火，。用戶還在想昨天充電沒著火、今天充電怎么就著火了呢？，如果充電著火為什么不每次就著火呢。我們處理一個批次的事故車，2千臺，發(fā)現(xiàn)其中有50公里就著火的，有3000公里力救就著火的，是什么原因？最后大家都說有這樣和那樣的可能性，所以我跟大家講，安全的問題產(chǎn)生的原因我們還沒有找到答案。
這是成本下降，大家看一下，這是一個很高興的事情，但是又是很可悲的事情，電池企業(yè)還沒掙錢呢，就被把整車企業(yè)、包括儲能用戶盤剝，逼著說要求降價，它沒有繼續(xù)去做提高產(chǎn)品性能的動力。，我剛才講了，這兩個問題（安全性和可靠性）都還沒法解決的情況下，發(fā)生問題的機理都沒研究透的情況下，我們就盲目的在降價，這會帶來了一系列的問題。
再說一下資源的問題，實際我們現(xiàn)在為什么要回收廢舊動力電池？，是因為我們遇到了資源緊缺方面很大的挑戰(zhàn)。
梯次利用，我們雖然有這么多的領(lǐng)域可以用，但是大家一定要注意我剛才講的那個，你怎么在這個領(lǐng)域當(dāng)中注重安全？。大家去看，韓國挨著我們很近，看到中國在大力玩命的上電動車，他也在想我弄什么？，一看中國大型儲能電站應(yīng)用上的慢，我韓國就先上儲能吧。實際韓國的大型儲能系統(tǒng)就跟我們的政府補貼一樣，銀行補貼70%的資金，如果這個儲能電站花1億他補7千萬，所有的人都瘋狂了，我們電動車都沒補這么多，我們那個是70%，當(dāng)時提的就是我們補貼不能超過電動汽車售價的70%，他的銀行給70%，結(jié)果去年21起儲能電站著火，今天早上我的朋友還給我發(fā)韓國有關(guān)部門發(fā)的通知，全部叫停，暫時不讓干了，出了事受得了嘛，這個教訓(xùn)大家一定要注意。
環(huán)境的問題，北理工是專門研究環(huán)境的，他們原來叫環(huán)境學(xué)院，實際上我們鋰電池在環(huán)境友好型方面遇到了問題，大家去看這個圖顯示的問題。我們現(xiàn)在所謂的需要去甭管的是鈷也好、鎳也好、鋰也好，你去看都會存在這些問題，我們現(xiàn)在用的時候好像沒有污染事，但是開采過程呢？?，F(xiàn)代的文明人應(yīng)該有一種自覺的文明，所謂你是文明有一種自覺，內(nèi)心的自覺，不能我們這一代人在使用的時候你沒有污染，你就不去管前端、你不去管后端，我們的前端留給其他地區(qū)的人們帶來了災(zāi)難，我們的后端將給我們的子孫后代帶來災(zāi)難，我們不能干這種事。最近很多專家在跟我講，電動車現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)跑500公里的車既不節(jié)能、又不減排，能耗太高了，背著那么重的電池組東西跑你想想能節(jié)能減排嘛？，只是使用過程當(dāng)中你沒有排放污染物，但這不代表沒有污染，發(fā)電端呢？能耗高呢？
不可持續(xù)，我們一再探討這個事情，中資公司專門給國務(wù)院寫了一個報告，因為去年開的人大的時候有代表提出來了，說很多的院士提出來鋰電池有不可持續(xù)的問題，就專門組織了很多的專家寫了一個報告，我們最后就給了這個意見，我們一定要找到資源可持續(xù)性發(fā)展的支撐，我們現(xiàn)在用三元實際是支撐不住的，不知道王總他們的鈦酸鋰電池正極用的是什么？，是不是也是三元材料？，如果是就有問題，不可持續(xù)的問題?？船F(xiàn)在世界上大家都在鈷玩命的降，降低鈷的含量，、提高鎳的含量，安全性怎么解決？我們是在冒風(fēng)險。所以我勸大家，還是要冷靜下來，找合適的東西，不要那么著急的說我現(xiàn)在一定要提高能量密度怎么怎么樣，特別是新能源補貼取消之后是不是還要做500公里這種車？，大家去想一下?？偠灾?，這會給環(huán)境帶來了很大的污染。
今天在這里我還沒多說別的，實際我們在電動車使用的過程當(dāng)中、在救火的過程當(dāng)中還是有很多電解液漏出來，這個電解液在滅火的過程當(dāng)中是遇到水之后會產(chǎn)生一種有害物質(zhì)，隨意的流到河里土壤里，對自然環(huán)境又會造成了二次傷害，我們現(xiàn)在說的是我污染可控的是在回收環(huán)節(jié)我們可以控制這個電解液的污染，出事了你怎么控制？。所以你們記住，據(jù)說曾經(jīng)有特斯拉，有的專家就說過這樣一句話，如果你發(fā)現(xiàn)特斯拉著火了，不要去救，你就讓它全部燒光是最好的。你們?nèi)シ治鲞@個道理為什么，人類對這個災(zāi)難，見到火災(zāi)的難第一印象就是要撲救的，但是鋰電池?fù)渚鹊臅r候就出了問題，你把它燒光了其實反而有害物質(zhì)污染小沒事，不燒光有問題，我們就遇到了很多困難。
梯次利用的價值理論上是存在的，我跟姜總（鐵塔公司）也說過，我們只是理論上一定存在這個可能性，但是價值在哪兒？，實際上很多的專家大家都不傻，大家去算賬，拿這個算盤一筆劃就出來了，經(jīng)濟性在哪里？找不到。我們設(shè)計的時候沒有擴充分考慮回收的梯次利用的方便性，造成了我們回收的時候付出了更多的成本，比買新的還高，沒有商業(yè)意義，特別是三元電池第二次成組率有多少？，50%？、70%？、還是多少？有的告訴說不能拆，你怎么用弄？。這些全世界對標(biāo)的電池，很牛的，都沒法方便拆開。這里面有特斯拉的，所以網(wǎng)上有一種說法“暴力拆解特斯拉電池組”，真要是回收拆的時候采用暴力爆發(fā)得給多少錢啊？。這些也都是很好的電池組，怎么拆？都沒法拆。誰有辦法拆它？設(shè)計的時候考慮要方便拆了嗎？這是我們國內(nèi)自己做的，也不方便拆解，需要各方面聯(lián)動來解決這個問題。
我覺得鐵塔公司做的工作很好、儲能做的工作也很好，最好能夠從鐵塔公司和儲能應(yīng)用的角度來要求你動力電池怎么做，這是我們儲能客戶他的一種應(yīng)用模式，他可以反過來提這種要求，大家看儲能這個堆比我們電動車大的多得多，以誰為主？如果以儲能為主，電動車就是為輔，你就得接受我儲能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，電池首先考慮我儲能應(yīng)用方便，而不是考慮電動車方便，怎么去做？。這個事情跟我們現(xiàn)在的做法完全不一樣，這個是久遠(yuǎn)車，我們最近也發(fā)現(xiàn)有用柴油做救援的，污染更重。
這是個難題，大家注意，應(yīng)用的循環(huán)體系是一個難題，要多級利用，多級利用和梯次利用是兩個不同的概念，梯次利用就是動力電池在電動汽車上不能用下來了，你得找個地方接著用叫梯次利用，多級利用是主動的防范，就是在動力電池開始我設(shè)計的時候，就考慮這個電池有五六種應(yīng)用場景，都對電池什么要求？，我怎么做才能統(tǒng)一讓大家求得一個共同的追求？，我們就像公約數(shù)似的，數(shù)學(xué)，5、7、8、9都要用，最大公約數(shù)是多少，大家都合適的一個點，不能光一個點合適，講的是這個，非常重要，我們現(xiàn)在有這么幾個難題希望大家也注意，我們現(xiàn)在有很多還沒有解決，也沒有想明白的事情，可是我們現(xiàn)在就這樣大面積推開應(yīng)用了。
標(biāo)準(zhǔn)的問題，好多人跟我提你們是定標(biāo)準(zhǔn)的，標(biāo)準(zhǔn)的問題，實際跟大家講，標(biāo)準(zhǔn)怎么定，今天早上他們跟我講，儲能標(biāo)準(zhǔn)怎么定，儲能跟我們動力電池不一樣，動力電池是我坐在那兒等著它過來，儲能集裝箱不可能搬到我們哪兒去做實驗，我就得變成我去他那兒，怎么去？設(shè)備怎么樣，都要去研究的事情。儲能有一個進入的階段，還有一個使用的階段，還有一個不斷監(jiān)控的階段，是不一樣的。我們也提到了一些應(yīng)對的方法做一些探討，希望大家引起注意。
評價標(biāo)準(zhǔn)，動力電池的評價標(biāo)準(zhǔn)制定很重要，到底我們應(yīng)該怎么去判定這些東西？，包括很多人告訴你，回收的時候我把它燒了、把它粉碎了，不會有污染，你們仔細(xì)想一想，活法和濕法怎么會沒有污染呢？，粉碎的時候能耗是不是浪費的？電解液去哪兒了？處理材料的溶液去哪兒了？。所以我們回收中遇到的好多事情，這些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)的問題到底該怎么做？。
政策的激勵，我們遇到最大的問題就是政策激勵的不穩(wěn)定，今天這么著、明天那么著，其實我們能量密度跟補貼掛鉤，刺激了大家往高能量密度上去走，在沒有保證安全的情況下，過多的追求了這個能量密度必然帶來了這些惡果，所以我們要反思。我希望這個社會科技進步應(yīng)該允許百家爭鳴，什么叫百家爭鳴？我們更多的強調(diào)的是百花齊放，但是我們很少有百家爭鳴。我們現(xiàn)在有反對聲音嗎？說你這個事情質(zhì)疑一下，這是一個某某院士干的事情，誰也不敢說了，這是一個大科學(xué)家說的事情，誰也不敢質(zhì)疑了，弄的孩子上學(xué)也是不敢質(zhì)疑，把錯誤的東西就延續(xù)下去，這是一個很不好的事情。
什么叫科學(xué)家？就是提疑問，為什么會這樣？，為什么不能不是這樣呢？但是我們現(xiàn)在有多少人愿意提問題，你們在座的有多少人敢去違背領(lǐng)導(dǎo)的意愿，科學(xué)家就是應(yīng)該提出質(zhì)疑才能進步。
儲能系統(tǒng)要有一些特點，希望大家要注意，我們跟國網(wǎng)一塊做了很多這方面的研究，發(fā)現(xiàn)了一些問題，特別是包括動力電池回收的問題，怎么能夠采用高速分解，分解完了還不污染環(huán)境、減少能耗，我們提出了叫做材料修復(fù)，大家注意材料修復(fù)，可以重復(fù)利用的材料，不是提取里邊的鈷和鎳。
一體化設(shè)計，我曾經(jīng)跟很多企業(yè)在說過這個理念，我們動力電池這個事情在沒有不解決四個一體化的時候，我們盲目的拿著電池，你說主任，問我這個電池能用哪兒？這是不對的，一定要問你的客戶需求是什么？，他有什么樣的想法？一定要跟客戶共同開發(fā)的。我昨天來之前接待俄羅斯電動汽車制造方面的客人，就在討論在高寒地區(qū)動力電池應(yīng)該怎么做？。剛才王總說的這個，高寒地區(qū)就有一個低溫充電的問題，目前液態(tài)的鋰離子電池，除了鈦酸鋰電池可以在低溫下充電，其他都不能充，很可能在高寒地方可能就適合于用這種鈦酸鋰電池，所以這叫一體化設(shè)計，要跟使用場景配合，我們現(xiàn)在設(shè)計一個車希望在東北也能跑、海南島也能跑，這是不行的，目前還做不到這種程度情況，所以大家一定要注意一體化的設(shè)計。同樣用戶，儲能用戶、電動車用戶，各種用戶，也要了解電池，你要找到最合適你的電池的那個結(jié)構(gòu)，也要適合于大規(guī)模自動化生產(chǎn)方式，同時還可以回收，方便回收，這幾個一定是聯(lián)系起來去考慮，不是你系混做成什么樣子的電池你就去說我要電池往哪兒去，不是這么回事，大家要注意。
這是剛才我說的目前所有人在用的這些回收處理的方式，實際有一些問題。
問題，現(xiàn)在是遇到了這些問題，我們怎么去解決這些問題？剛才說的鈷的問題和鎳的問題，是因為鈷和鎳的漲價，才有人想去他就拼命的回收，如果不是這樣的，否則未必是這樣的。
剛才在下面我跟王總在算經(jīng)濟賬，所有的電池產(chǎn)品是要倒算的，到底你應(yīng)該多少錢，最后拿掏錢的人都會算賬，比你還精，里企業(yè)一定要學(xué)會算賬。所以我們應(yīng)該做什么？結(jié)論是做價格高、性能好的電池。
