鋰電池梯次利用

1、背景背景近年來，受益于政策、補貼，我國新能源汽車呈現(xiàn)快速增長，進而導(dǎo)致動力鋰電池的需求量和報廢量不斷增長。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2015年中國鋰電池總產(chǎn)量47.13Gwh，其中，動力電池產(chǎn)量16.9Gwh，占比36.07%；消費鋰電池產(chǎn)量23.69Gwh，占比50.26%；儲能鋰電池產(chǎn)量1.73Gwh，占比3.67%。《報告》測算，到2020年動力鋰電池的需求量將達到125Gwh，報廢量將達32.2Gwh，約50萬噸；到2023年，報廢量將達到

2、101Gwh，約116萬噸。當前，電池金屬材料資源的供需不平衡正逐漸顯現(xiàn)。隨著新能源車下游需求逐步明確，國內(nèi)動力電池廠商20162017年紛紛擴大產(chǎn)能，尤其是三元電池的擴張，進一步提升了對鈷的需求因此從廢舊電池中回收再利用鈷也越來越具有經(jīng)濟性。對企業(yè)而言，動力電池回收蘊藏著巨大的商機，經(jīng)過回收處理，可以為電池生產(chǎn)商節(jié)約原材料成本。此外，動力電池回收還與政府建設(shè)低碳經(jīng)濟和環(huán)境友好型社會密切相關(guān)。電動汽車的動力電池性能會隨著充電次數(shù)的增加而

3、衰減，當電池容量衰減至額定容量的80%以下時，動力電池就不適于應(yīng)用在電動汽車上，這意味著其在電動汽車上的使用壽命終止。如果直接將電池淘汰，必將造成資源的嚴重浪費，同時也會導(dǎo)致環(huán)境污染。國標GBT340132017《電動汽車用動力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》明確規(guī)定了電動汽車用動力蓄電池的單體、模塊和標準箱尺寸規(guī)格要求。這一標準可有效解決此前存在于動力電池梯次利用中，動力電池由于尺寸不一難以匹配儲能電站或家用儲能設(shè)備結(jié)構(gòu)的難題，也降低了動力電池的

4、梯次回收利用的門檻。國標GBT340142017《汽車動力蓄電池編碼規(guī)則》規(guī)定了動力電池編碼基本原則、編碼對象、代碼結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)載體。該標準發(fā)布，可在動力電池生產(chǎn)管理、維護和溯源、電動汽車關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)控，特別是在動力電池回收利用環(huán)節(jié)，憑借可追溯性和唯一性，更加準確地確定動力電池回收的責(zé)任主體。國標GBT340152017《車用動力電池回收利用余能檢測》。則規(guī)范了動力電池外觀檢查、極性檢測、電壓判別、充放電電流判別、余能測試等檢測流程，為車用

5、動力電池的余能檢測提供評價依據(jù)，有助于提高廢舊動力蓄電池余能檢測的安全性和科學(xué)性。隨著新能源汽車保有量的增長，動力鋰電池的梯次利用和回收成為一個必須面對的問題。在動力鋰電池梯次利用和回收尚未發(fā)展成熟的情況下，運營模式就顯得尤為重要，這關(guān)乎成本和盈利等企業(yè)切身利益。目前國內(nèi)已有企業(yè)在動力鋰電池的梯次利用和回收方面展開布局，運營模式也各有不同。動力電池梯次利用的意義在于從電池原材料—電池—電池系統(tǒng)—汽車應(yīng)用—二次利用—資源回收—電池原材料的

6、電池全生命周期使用角度考慮，可以降低電池成本，避免環(huán)境污染。針對退役的動力電池，有兩種可行的處理方法。一種是直接作為工業(yè)廢品，進行報廢和拆解，提煉其中的原材料，實現(xiàn)原材料的循環(huán)利用。另一種方式則是考慮退役的動力電池，雖然已經(jīng)不滿足汽車的使用條件，但仍然擁有一定的余能，其壽命并未完全終止，可以用在其他領(lǐng)域作為電能的載體使用，從而充分發(fā)揮其剩余價值。退役電池單體之間存在差異，尤其是均勻性上，有時候能量的衰減是非線性、斷崖式的，就如同木桶理論

7、——最短的木板起決定作用，最差的電池則決池回收，須通過提高回收處理效率以期實現(xiàn)經(jīng)濟效益平衡?？偠灾?，要實現(xiàn)鐵鋰電池回收，回收效率是一個關(guān)鍵。我國正處于電池梯次利用的起步階段，技術(shù)難點還有重組技術(shù)、壽命預(yù)測和離散整合技術(shù)等。壽命預(yù)測是整個梯次利用產(chǎn)品技術(shù)的關(guān)鍵點，如果不掌握產(chǎn)品的使用壽命，試問如何為客戶提供質(zhì)量保證呢？所以從電池企業(yè)的角度出發(fā)，攻克壽命預(yù)測技術(shù)是梯次利用項目的重中之重。當然，壽命預(yù)測技術(shù)之所以難，是由于很多關(guān)鍵技術(shù)集中體

8、現(xiàn)，如衰減機理、檢測、消耗量等。還有一個難點，在不同的情況、不同的地區(qū)環(huán)境和工況下，電池的消耗速率并不一樣，同一時間退役的一批電池，將出現(xiàn)不同的衰減速率，而將分布不均勻的電池重新應(yīng)用于一個產(chǎn)品中，對于整個行業(yè)來講，這是一個難點。離散整合技術(shù)的關(guān)鍵點就是在管理系統(tǒng)里如何讓系統(tǒng)更有效地應(yīng)用剩余的能量，目前業(yè)內(nèi)都在集中力量攻克這個難點，重點解決不同的離散程度的電池包如何在一個系統(tǒng)里高效運行。電池材料回收方面，寧德時代與具備材料回收資質(zhì)的企業(yè)合

9、作。從操作流程來講，主要包括電池包分類、拆解及材料回收三步驟。目前，針對材料回收的拆解環(huán)境、運輸條件，企業(yè)都在制定標準，今年可推出材料回收和包裝運輸?shù)臉藴?，計劃?017年推行一系列梯次利用標準。具體而言，電池拆解是通過破碎變成電極粉，再將相關(guān)金屬進行回收；材料回收主要是通過電極粉、經(jīng)過酸堿、萃取，然后變成三元材料，最終呈現(xiàn)的產(chǎn)物是硫酸鎳、硫酸錳、硫酸鈷等。對此，確?；厥者^程也是環(huán)?；厥帐呛饬刻荽卫玫囊粋€重要標準，因此過程監(jiān)控顯得非常

10、重要?；诖?，國家對場地、拆解環(huán)境、拆解設(shè)備、拆解人員做出相應(yīng)的要求，企業(yè)在制定標準時也涉及到設(shè)備、人員資質(zhì)、拆解環(huán)境、油水分離等問題?？偠灾?，材料回收在保證環(huán)保的同時，要達到較高的回收率。最后，電池材料回收是通過“物理化學(xué)”的方法，整車企業(yè)無須過多考慮后端處理的問題。相對而言，梯次利用更能夠發(fā)揮產(chǎn)品的最大價值，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的利益最大化，是更為綠色和環(huán)保的做法。但梯次利用所面臨的難題和挑戰(zhàn)也非常的多，如果不能有效解決，就不能實現(xiàn)真正的

11、產(chǎn)業(yè)化。1.電池拆解動力電池退役時，是整個pack從車上拆解下來的。不同的車型有不同的電池pack設(shè)計，其內(nèi)外部結(jié)構(gòu)設(shè)計，模組連接方式，工藝技術(shù)各不相同，意味著不可能用一套拆解流水線適合所有的電池pack和內(nèi)部模組。那么，在電池拆解方面，就需要進行柔性化的配置，將拆解流水線進行分段細化，針對不同的電池pack，在制定拆解操作流程時，要盡可能復(fù)用現(xiàn)有流水線的工段和工序，以提高作業(yè)效率，降低重復(fù)投資。在拆解作業(yè)時，不可能完全實現(xiàn)自動化，必然