北汽新能源與奔馳能源公司攜手建立動力鋰電池梯次利用儲能單元,南方電網(wǎng)與比克電池儲能項目投入運營……最近,新能源汽車行業(yè)曝出的兩則消息,讓業(yè)界的目光再次投向動力鋰電池回收利用領(lǐng)域。

我國自2009年大力推廣新能源汽車以來,其產(chǎn)銷量不斷攀升。動力鋰電池的使用壽命約為3～5年。這也意味著,最早進入市場的部分動力鋰電池會在2018～2025年陸續(xù)退役。

日前,我國電池聯(lián)盟聯(lián)合北京綠色智匯能源技術(shù)研究院公布《動力鋰電池回收利用行業(yè)報告》(以下簡稱“《報告》”)稱,預(yù)計2020年累計退役的動力鋰電池將超過23萬噸(21GWh)。在新能源汽車經(jīng)歷長達十年的推廣期后,動力鋰電池進入了規(guī)模化退役階段。如何做好動力鋰電池的回收利用,成為全行業(yè)甚至全社會共同關(guān)注的問題。也正因如此,動力鋰電池作為儲能單元進行梯次利用成為相關(guān)方面的探索路徑之一。

尋求技術(shù)和模式突破

深圳市雄韜電源科技股份有限公司研發(fā)中心副總監(jiān)高鵬然向記者表示,當動力鋰電池容量衰減至額定容量80%以下時,將難以滿足電動汽車動力需求,直接報廢帶來的經(jīng)濟價值有限,同時也會對環(huán)境造成一定程度的污染,梯次利用是動力鋰電池發(fā)揮“余熱”的有效途徑。

《報告》顯示,2020年,我國動力鋰電池回收利用市場規(guī)模將達約65億元,其中梯次利用市場規(guī)模41億元左右;2023年,市場規(guī)模合計將達150億元,其中梯次利用約為57億元。“從理論上說,退役動力鋰電池根據(jù)容量的差異,可繼續(xù)用于儲能、基站供電及路燈、低速電動汽車等方向。目前來看,用于基站供電最為合適。我國目前擁有300多萬座通信基站,這樣龐大的容量為退役動力鋰電池發(fā)揮‘余熱’供應(yīng)了市場空間。”北京智中儲能科技有限公司總經(jīng)理杜宏接受記者采訪時如是說。

無論從環(huán)境保護,還是節(jié)約資源,抑或有利可圖的角度考慮,動力鋰電池梯次利用已吸引不少新能源汽車制造商、動力鋰電池供應(yīng)商、大型通信基礎(chǔ)設(shè)施綜合服務(wù)公司等相關(guān)方的參與。

據(jù)媒體報道,今年三月,江蘇南京江北儲能電站破土動工,這是我國首個也是全球最大規(guī)模的動力鋰電池梯次利用電網(wǎng)側(cè)儲能電站。此次儲能站工程共利用“舊電池”總?cè)萘繛?.5萬kWh,包括磷酸鐵鋰離子電池4.5萬kWh,鉛酸電池3萬kWh。此外,該項目還建設(shè)了鋰離子電池儲能電站,容量達19.36萬kWh,梯次利用和鋰電規(guī)模均為國內(nèi)之最。江北儲能電站后續(xù)將探索采用變電站+儲能站+光伏充電站+數(shù)據(jù)中心的方式建設(shè)運營,以此實現(xiàn)能源、數(shù)據(jù)的融合共享。

同月,奇瑞控股集團旗下安徽瑞賽克再生資源技術(shù)股份有限公司與上海電力大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院聯(lián)合開發(fā)“動力蓄電池梯次利用異構(gòu)兼容儲能電站”項目,并官宣成功破解了不同品牌、不同老化程度、不同結(jié)構(gòu)動力鋰電池兼容應(yīng)用等技術(shù)瓶頸。據(jù)了解,該項目擁有三大技術(shù)創(chuàng)新點:一是通過異構(gòu)兼容進行功率均衡控制,可實現(xiàn)5種不同電池類型、不同成組結(jié)構(gòu)、不同時期退役動力鋰電池的兼容利用;二是專用“橋接管理器”可讓篩選后的退役動力鋰電池包直接利用;三是創(chuàng)新回收電池快速檢測的方法,實現(xiàn)了退役動力鋰電池的快速分選。

梯次利用仍存爭議

本月,南方電網(wǎng)綜合能源服務(wù)公司和深圳市比克動力鋰電池有限公司合作,共同建成的2.15MW/7.27MWh梯次電池儲能項目成功投入運營,這是國內(nèi)首個成功落地的電池整包梯次利用儲能項目。該項目重要利用B品電池或電動汽車退役電池,在用戶側(cè)實現(xiàn)了磷酸鐵鋰和三元電池并用儲能,用于工商業(yè)園區(qū)用電負荷的削峰填谷和供應(yīng)電力輔助服務(wù)運營期限為15年。比克電池相關(guān)負責人表示,該項目國內(nèi)首個電池整包梯次利用項目,將為動力鋰電池梯次利用和電化學(xué)儲能研究供應(yīng)實際的項目經(jīng)驗。

值得一提的是,比克電池儲能項目不僅應(yīng)用十分成熟的磷酸鐵鋰離子電池,還將三元電池納入梯次利用的范圍之內(nèi)。針對磷酸鐵鋰和三元電池的選用問題,比克電池儲能事業(yè)部總經(jīng)理向超耀表示,雖然三元電池的能力密度有優(yōu)勢,但儲能對能力密度的要求不高。而磷酸鐵鋰離子電池成本較低,循環(huán)壽命比較高,因此儲能產(chǎn)品多以磷酸鐵鋰體系為主。不過,據(jù)他介紹,雖然三元電池循環(huán)壽命相對較短,但憑借密度大、能量足的優(yōu)勢,其在梯次利用中的價值比磷酸鐵鋰要高。

比克電池方面認為,應(yīng)該根據(jù)不同的應(yīng)用場景,選擇不同的動力鋰電池回收利用解決方案。磷酸鐵鋰和三元電池混用,有利于推動行業(yè)進一步充分挖潛動力鋰電池的剩余價值,尤其是即將大規(guī)模退役的三元電池,因此具有重要意義,可很大程度上解決未來3～5年或5～8年很急迫的社會問題。數(shù)據(jù)顯示,2016年以來超過80%的新能源乘用車都搭載三元電池,這也意味著2020年以后三元電池的報廢量將明顯上升。

“三元電池安全性不好保證,梯次利用作為儲能使用面對一定的困難。”杜宏表示,比克電池選用三元電池做儲能,在整個行業(yè)內(nèi)是一種突破,也在一定程度上代表了新動向。

“目前新能源乘用車重要配裝三元電池,但其退役后是否適合儲能方向?我認為,現(xiàn)階段技術(shù)還不夠成熟,假如系統(tǒng)設(shè)計不足或超期服役的話,將帶來非常多的安全隱患。”動力鋰電池行業(yè)專家吳銘(化名)認為,三元電池在儲能系統(tǒng)中,僅僅用作“削峰填谷”,只能繼續(xù)使用兩年,經(jīng)濟上并不劃算。同時,從回收到運輸再進行檢測,再做成儲能系統(tǒng)的隱形成本非常高。

探索步伐越邁越快

在動力鋰電池梯次利用領(lǐng)域不乏新動向,當然也仍存爭議。寧德時代副董事長兼首席戰(zhàn)略官黃世霖此前曾在一個行業(yè)會議上明確表示:“動力鋰電池的梯次利用儲能是一個偽命題。”

黃世霖認為,由于梯次利用電池基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的積累還遠遠不夠,在生命末端到底會發(fā)生什么情況至今不可預(yù)知,而完成一些關(guān)鍵問題的分析,還要幾年的時間。他還表示,業(yè)界對動力鋰電池和儲能電池的認識存在誤區(qū),未來儲能電池系統(tǒng)的要求并不比動力鋰電池的低,隨著動力鋰電池能量密度不斷提高,循環(huán)壽命會變短,將更加不適合進行梯次利用。

杜宏告訴記者,動力鋰電池進行梯次利用的難度非常大,在儲能項目中的推廣一直不順利。由于系統(tǒng)復(fù)雜性高、拆解不便、一致性差、品質(zhì)不高、回收拆解成本高、經(jīng)濟性欠佳等問題,動力鋰電池梯次利用的發(fā)展面對艱巨挑戰(zhàn)。

吳銘則認為,早期動力鋰電池使用信息不完善,一般難以判斷其健康狀態(tài)、適用場景,后期維護管理難度不小。他說:“不同公司的電池型號不一,電池包工藝不同,回收以后要拆解成單個電池體后再檢測,之后在經(jīng)過重裝的過程,其實非常復(fù)雜,費力不討好。未來隨著動力鋰電池技術(shù)提升,規(guī)模化帶來的成本效應(yīng)將顯現(xiàn),對退役動力鋰電池進行梯次利用,不如采購新型電池。”

即便業(yè)界對動力鋰電池梯次利用持有“異見”,但在政策的支持和鼓勵下,光伏、分布式能源、電力設(shè)備、動力鋰電池、電動汽車公司等紛紛開拓儲能市場。七月三十日,四川省新能源汽車動力鋰電池回收利用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立大會在成都市召開。該聯(lián)盟由我國鐵塔公司四川分公司和長虹集團牽頭籌建,目前已征集省內(nèi)外96家從事新能源汽車生產(chǎn)、動力鋰電池生產(chǎn)、新能源汽車運營維保、回收拆解、梯次利用、再生利用的公司和相關(guān)科研院校、政府機構(gòu)、園區(qū)等單位的支持。今年上半年,四川省經(jīng)濟和信息化廳、省科學(xué)技術(shù)廳等9部門聯(lián)合出臺的《四川省新能源汽車動力蓄電池回收利用試點工作方案》提出,到2020年,全省新能源汽車動力鋰電池梯次利用產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值力爭達到5億元,材料回收利用產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值達到30億元。

巧合的是,四川省新能源汽車動力鋰電池回收利用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立當日,湖南省新能源汽車動力蓄電池回收利用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在長沙成立。該聯(lián)盟則是由長沙礦冶研究院有限責任公司、鐵塔能源有限公司湖南省分公司、中車時代電動汽車股份有限公司三家單位共同發(fā)起成立。