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动力电池梯次利用?我们再研究研究吧

作者:作者:24小时汽车救援 发布时间:2022-01-14 10:24:58 点击:0

     随着新能源汽车的发展,动力电池的“善后”工作也逐渐进入了人们视线。电池回收与梯次利用,成为了近几天电池界的热门话题。什么叫梯次利用呢?南孚电池的广告里所说的:“把玩具里拆下来的电池,放到遥控器里接着用。”就是典型的梯次利用模型。 
     电池回收处理掉就好了,为什么梯次利用呢。有以下三个原因: 
     第一,锂电池成本在新能源汽车成本中,占有较高比重。锂电池成本过高,是制约新能源汽车发展的一个重要因素。锂电池正常的使用寿命可能只有三到五年,通过梯次利用,延长锂电池的寿命,可达到降低成本的目的。 
     第二,如果将到达使用寿命的锂电池,直接淘汰,会造成很大的浪费。比如2014年当年,新能源汽车的销售量为7万辆,未来五年,以这个速度增长的话,到2020年,新能源汽车的保有辆将超过40万辆。如果平均单台车配备20kWh的动力电池,衰减后,平均每辆车的容量仍然有15KWh的话,即使只回收了一半,就相当于回收了3000MWh的电池。如果这些电池都进入了垃圾桶,实在是一笔很大的浪费。 



一般电动汽车动力电池衰减后平均每辆车的电池容量仍然有15KWh

第三,对于储能市场而言,成本同样是制约产业商业化发展的关键因素,因此对于低成本的储能方案的需求也非常迫切,如果能通过梯次利用得到低成本的电池解决方案,对储能行业发展也是非常有利的。

电池梯次利用的可行性问题,有过不止一次的论证。

首先,动力电池是成组使用的,可能会由于几支电芯的失效,而使得整组电池无法使用。这就意味着,这个电池组中,仍有一些电芯的性能是正常的。

其次,很多机构对回收的电池,做了大量的数据测试发现,很多退役动力电池,不论从容量、性能和循环寿命上看,仍有着尚可的表现。

这一切,都为动力电池梯次利用技术角度上的可行性提供了坚实的证据。

在国内外,梯次利用也是一个正处于研究过程中的状态,虽然有一些梯次利用的案例,但是这些案例多是示范性质的。比如北京市科委的“电动汽车锂离子电池系统全生命周期利用技术研究与示范”项目组利用退役的动力电池,在电动场地车、电动叉车和电力变电站直流系统上进行改装示范,经实测回收电池性能上相比传统铅酸电池有一定优势,且经济性较好。

日本的4R Energy株式会社将回收的电池应用于储能,开发了标称功率分别为12、24、48、72、96kW的家用和商用储能产品。这家公司是由日产和住友电工合资成立的,所以聆风电动车上退役的动力电池是他们主要的回收对象。美国的杜克能源、EnerDel、日本的伊藤忠商事,也在回收容量低于80%的退役电池,推广家用储能设备。

在这里要重点提一下美国国家可再生能源实验室(NREL)开展的锂电池梯次利用的研究项目,其中指出了车用锂电池在回收过程中的价值评估问题。一般的说,车用锂电池回收应用场合多实在电力系统(包括并网型和离网型)、家用和商用储能系统以及一些移动储能方面,并指出了二次电池若要保证经济性,一定要保证应用于经济价值较高的领域,同时也需要与电池使用条件相对匹配。

其他诸如加州理工大学、美国西北太平洋国家实验室也进行了大量的研究,主要针对不同体系电池二次利用的性能表现、电池的可靠性、电池的成本等方面做了大量的研究,由于篇幅问题,在此就不再赘述了。

如果给动力电池的梯次利用安排一个关键词,那么就是“研究”,目前梯次利用就是处于“研究”阶段,主要是基于各种模型、各种实验、各种假设、各种计算以及小规模商业或工程示范的线索。那么电池梯次利用过程中,到底遇到了什么问题?我捡几个主要的说一下:

一、寿命是个谜

虽然在动力和储能市场,都会用电池(组)全生命周期内能提供的总能量来描述电池的寿命,却有着不同的意义。动力电池中,这个容量意味着电动汽车的总行驶里程,但是在储能市场,则意味着电池的使用时间,是10年?15年?还是20年?可以看出储能电池与动力电池最大的区别是要求长时间的运行,为了延长电池寿命,储能电池组往往始终保证在20%-90%的工作区内运行的,国外很多储能项目的案例就是这么做的。即使如此,也不能保证每一块储能电池都能达到设计要求。二次利用的动力电池在服役期间,根本无法保证在20%-90%放电区间能运行,而且根据实际路况不同,可能会频繁出现大倍率放电的场景,再加上现在时兴的快速充电技术,每一项都可能对动力电池造成不可预知的伤害,虽然电池在测试性能(如电压和阻抗)和容量上可以达到储能电池的要求,但是二次服役的实际寿命到底能达到多少年,可能没有人能够知道。

二、成本仍然是敏感问题