動力電池梯次利用關鍵技術亟待突破

在不久前召開的2018年新能源汽車動力蓄電池回收利用體系論壇上，作為動力電池梯級利用主體企業(yè)，中國鐵塔與11家新能源汽車主流企業(yè)簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，中國鐵塔將與新能源汽車企業(yè)組織開展全國范圍內的退役動力電池回收合作。

梯次利用，是電動汽車動力電池退役后除了回收拆解外的另一出路。據(jù)了解，電動汽車動力電池的使用壽命為5-8年左右，為保證續(xù)駛里程和安全運行，汽車電池在剩余80%容量時就需退役，根據(jù)性能進入梯次利用或回收拆解環(huán)節(jié)。然而記者了解到，動力電池的梯次利用還存在諸多技術難題，高昂的成本也讓梯次利用難以實現(xiàn)經(jīng)濟性。

梯次利用前途廣

據(jù)了解，目前退役動力電池主要應用于低速電動車、儲能、通信基站備用電源等領域，不同應用領域對電池的要求也不盡相同。“電池梯次利用一定要找到合適的應用場景，并確定合適的使用邊界條件，如充放電倍率、使用溫度和充放電深度等，在確保使用安全的前提下，充分發(fā)揮退役電池的剩余價值。”中國電力科學研究院儲能電池本體技術研究室主任楊凱認為。

“梯次利用的應用場景非常廣泛，兆瓦級以下的利用場景包括通訊基站備用、分布式儲能系統(tǒng)、旅游觀光車、太陽能路燈等，兆瓦級以上的儲能系統(tǒng)產(chǎn)品主要在新能源發(fā)電側，光伏電站以及風電廠，可以嘗試用退役的磷酸鐵鋰電池。例如風電單機儲能系統(tǒng)，為風電廠做調峰和調頻。”桑德集團智慧能源有限公司總經(jīng)理高淵博介紹。

據(jù)了解，退役動力電池目前應用較多的領域是通信基站。中國鐵塔自成立之初便開展車用動力電池梯次利用研究，并在2015年初開展退役動力電池替換現(xiàn)有的鉛酸蓄電池試驗，驗證了梯次利用電池應用于通信基站領域的可行性。

關鍵技術成掣肘

記者了解到，退役動力電池進入梯次利用并不是“拿來就用”，還有一道道的技術“坎”要邁。業(yè)內普遍認為，動力電池梯次利用的難點是電池一致性管理及安全控制。據(jù)國家863電動車重大專項動力電池測試中心主任王子冬介紹，電動汽車的動力電池進入儲能領域梯次利用時，面臨和儲能系統(tǒng)通用性不一致等諸多問題。“動力電池的插槍式充電和儲能的不離網(wǎng)方式，對電池的管理有著不一樣的標準。”這對電池的檢測和安全監(jiān)控技術提出了很高的要求。

楊凱指出，動力電池進入梯次利用環(huán)節(jié)的關鍵技術亟待突破，如快速準確的性能評估技術、低成本的分選重組技術、在線安全狀態(tài)預警技術等。“在梯次利用電池健康狀態(tài)評估等關鍵步驟，業(yè)內做得還比較膚淺。”楊凱坦言。電池在梯次應用環(huán)節(jié)的安全性和電池本體的安全性有本質的差別，然而現(xiàn)有儲能工程應用環(huán)節(jié)的電池安全幾乎是缺失的。“一旦出現(xiàn)問題就很難控制，比如儲能系統(tǒng)失火后基本都會燒光。”

王子冬也坦言，目前缺乏較好的技術來對退役電池進行快速準確的健康性能評估。楊凱告訴記者，動力電池的歷史數(shù)據(jù)是很重要的資源，檢測和監(jiān)控部門可以通過分析歷史數(shù)據(jù)來判斷電池的健康狀態(tài)、安全隱患、剩余使用壽命等，這比直接檢測個別電池節(jié)省很多精力。“動力電池拆解組裝和梯次利用整個過程的監(jiān)管都有大數(shù)據(jù)，但是幾乎沒有人利用這些數(shù)據(jù)對電池進行評估和診斷。”王子冬說。

“動力電池梯次利用的前景廣闊，未來隨著新能源汽車裝機規(guī)?？焖僭鲩L，退役電池的回收利用問題迫在眉睫。”高淵博表示。

經(jīng)濟價值尚未體現(xiàn)

業(yè)內專家告訴記者，不是所有退役動力電池都有梯次利用價值。至于哪個時期生產(chǎn)的電池能夠進行梯次利用，“我們把這個線劃到2012年比較合適。”楊凱表示。而高淵博認為，2014年以后的動力電池才有梯次利用的價值。早期的動力電池進入梯次利用后，壽命和安全性都得不到保證，經(jīng)濟性也無法實現(xiàn)。

“退役電池的梯次利用率達到一定程度后才能實現(xiàn)經(jīng)濟價值。但是為什么梯次利用沒有成功的商業(yè)模式？主要是在經(jīng)濟性上沒有找到支撐點。”王子冬分析道。

高淵博認為，降低電池梯次利用的成本是實現(xiàn)經(jīng)濟性的途徑。“經(jīng)過測算，在梯次利用環(huán)節(jié)如果將電池拆分到模組級，成本將非常高，甚至會高于儲能系統(tǒng)新電池的集成成本，因此我們主張將電池整包進行利用。”

此外，王子冬告訴記者，梯次利用相關企業(yè)目前沒有專門機構對動力電池進行健康性能評估，雖然可以委托第三方檢測機構，但是由于檢測成本較高，車企和電池生產(chǎn)企業(yè)都不愿對此負責，這就導致了安全責任的缺失。

業(yè)內人士呼吁，為降低梯次利用的技術難度，提高利用經(jīng)濟性，動力電池在生產(chǎn)制造之初就應做好回收利用的考慮和設計。“梯次利用水平與新電池的水平提升是相輔相成的，隨著動力電池的性能提高，價格下降，未來電池的梯次利用性能肯定會越來越好，價格也會不斷降低。因此動力電池還是有梯次利用價值的，只是在應用的技術環(huán)節(jié)上還需要進行深入研究。”楊凱表示。