在11月19日舉辦的第二屆鋰電池技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，中國(guó)電科院儲(chǔ)能電池本體技術(shù)研究室主任楊凱介紹，隨著我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，未來(lái)動(dòng)力鋰離子電池退役量將逐年增加。

楊凱估算，2019年將迎來(lái)退役電池的GWh時(shí)代，2025年預(yù)計(jì)將接近100GWh。電力儲(chǔ)能作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵要素之一，是大規(guī)模消納退役電池、實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池梯次利用的有效手段。

楊凱表示，電力儲(chǔ)能的場(chǎng)景非常豐富，可以為不同性能的退役電池提供不同的應(yīng)用的場(chǎng)景。未來(lái)新能源發(fā)電大概可以消納120GWh的退役電池，梯次利用電池給電力低成本化帶來(lái)了機(jī)遇。

公開(kāi)資料顯示，中國(guó)的新能源汽車(chē)已進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，2017年全國(guó)銷(xiāo)售了77.7萬(wàn)輛，2018年預(yù)計(jì)銷(xiāo)量將超過(guò)100萬(wàn)輛。

梯次利用對(duì)電池的新要求

所謂梯次利用，即當(dāng)動(dòng)力電池的安全、能量和功率等性能不能滿足電動(dòng)汽車(chē)的要求時(shí)，就會(huì)從電動(dòng)汽車(chē)上退役，這些退役電池中很多仍具有較高的剩余能量，經(jīng)過(guò)重新的檢測(cè)、篩選之后，可應(yīng)用于使用條件相對(duì)溫和的場(chǎng)合。

楊凱認(rèn)為，動(dòng)力電池梯次利用的主要場(chǎng)景為低速電動(dòng)車(chē)、電網(wǎng)應(yīng)用和通訊基站。與電動(dòng)汽車(chē)相比，梯次利用存在的多種潛在應(yīng)用場(chǎng)景在充電倍率、充放電頻次和充放電深度上有很大不同。

其中，電動(dòng)汽車(chē)對(duì)電池功的要求功率為30-60KW，容量大于120min，充放電交織頻次0.1-0.3次／天，充放電倍率0.5-1c，充放電深度為80％-90%。

在梯次利用場(chǎng)景下，低速電動(dòng)車(chē)對(duì)電池的要求功率為5-15KW，容量大于120min，充放電交織頻次0.1-0.3次／天，充放電倍率0.25－0.5c，充放電深度為80％-90%；電網(wǎng)調(diào)頻對(duì)電池的要求功率為MW級(jí)，容量大于15min，充放電交織頻次500-800次/天，充放電倍率1-4c，充放電深度為小于20%；電網(wǎng)調(diào)峰對(duì)電池的要求功率為大于10MW，容量大于120min，充放電交織頻次1-3次/天，充放電倍率0.25－0.5c，充放電深度為90％-100%；基站備用對(duì)電池的要求功率為3-10KW，容量大于180min，充放電交織頻次0.1-0.2次／天，充放電倍率0.2－0.4c。

楊凱介紹，動(dòng)力電池回收具有三重意義。第一，梯次利用可以延遲電池的使用壽命，提高動(dòng)力電池全壽命周期的使用價(jià)值，若在梯次利用過(guò)程中可以獲利，則可以變相降低電動(dòng)汽車(chē)的初次采購(gòu)成本有助于促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的推廣利用。

第二，退役電動(dòng)汽車(chē)電池應(yīng)用于電力儲(chǔ)能，可降低儲(chǔ)能工程造假，降低用戶的用電成本，為電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的普及應(yīng)用實(shí)現(xiàn)正向反饋。

第三，動(dòng)力電池的梯次利用是對(duì)資源的充分利用，很好符合了環(huán)境保護(hù)的回收、再利用、減排和可恢復(fù)4R原則。

面臨安全性和經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)

目前，國(guó)內(nèi)外很多公司已經(jīng)嘗試了退役動(dòng)力電池梯次利用的案例。

楊凱介紹，在國(guó)內(nèi)，深圳比亞迪、北汽新能源和上海煦達(dá)主要用在用戶側(cè)削峰填谷場(chǎng)景，國(guó)網(wǎng)和南網(wǎng)斗勇在電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能，鐵塔集團(tuán)用在通信基站備用電源。

在國(guó)外，4R公司用在光伏電站，通用汽車(chē)用在家庭儲(chǔ)能，尼桑汽車(chē)用在用戶側(cè)儲(chǔ)能，寶馬汽車(chē)用在光儲(chǔ)充電站，奔馳汽車(chē)用在電力市場(chǎng)服務(wù)，UL實(shí)驗(yàn)室用在標(biāo)準(zhǔn)制定上。

楊凱分析，從國(guó)內(nèi)外公司技術(shù)研究的重點(diǎn)來(lái)看，目前主要集中在退役動(dòng)力電池的狀態(tài)評(píng)估、分選重組、電熱安全管理上，并開(kāi)展示范工程。

從技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，梯次利用從拆解成單體到模組直接利用，工程規(guī)模從KWh級(jí)到MWh級(jí)。

楊凱解釋，早期即2015年之前主要為拆解單體。早期由于電池的性能和一致性較差，且歷史數(shù)據(jù)缺失，通常是將收集下的退役電池拆解為單體，然后對(duì)電池單體進(jìn)行容量、內(nèi)阻等參數(shù)進(jìn)行逐一的檢測(cè)，并依據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)電池進(jìn)行篩選，之后對(duì)電池進(jìn)行分組并安裝新的電、熱和安全管理系統(tǒng)形成電池模塊；最后基于重組后的電池模塊開(kāi)展儲(chǔ)能系統(tǒng)集成。

這種方式雖然可以精確掌握每塊電池的容量、內(nèi)阻等參數(shù)，但由于退役電池的利用率低，檢測(cè)、分選和重組成本高，梯次利用的經(jīng)濟(jì)性差，目前已經(jīng)被廢棄。

在2015年之后，業(yè)內(nèi)梯次利用主要采取模組或者pack直接利用。通過(guò)歷史數(shù)據(jù)估算電池退役時(shí)的容量、內(nèi)阻、自放電等外特性參數(shù)，分析電池的一致性，并據(jù)此進(jìn)行電池模塊或pack的分選重組，然后開(kāi)展儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成和工程應(yīng)用。對(duì)電池的倍率性能、環(huán)境適應(yīng)性、安全性能和失效風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行抽樣檢測(cè)，以確定在梯次利用過(guò)程中的運(yùn)行和控制策略。

這種方式可以充分利用退役電池模塊中各個(gè)組件，電池評(píng)估、分選重組和系統(tǒng)集成的整體成本比較低，因此已成為目前行業(yè)內(nèi)的主流技術(shù)路線。

資料顯示，國(guó)家電網(wǎng)已經(jīng)完成3套百千瓦時(shí)和2套MWh梯次利用電池系統(tǒng)示范應(yīng)用，在建3MW/9MWh梯次利用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；鐵塔公司，2016年利用退役磷酸鐵鋰電池作為基站的備用電源，在57個(gè)基站開(kāi)展了試點(diǎn)。2017年，采購(gòu)?fù)艘垭姵?.3GWh，在1萬(wàn)個(gè)基站開(kāi)展了安裝和應(yīng)用；南方電網(wǎng)、比亞迪、北汽新能源等也都在建設(shè)梯次利用的示范工程。

楊凱介紹，梯次利用面臨經(jīng)濟(jì)性和安全性的挑戰(zhàn)。新舊電池成本之差是梯次利用能否實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)型的關(guān)鍵。近年來(lái)，新電池性能的提升和成本的快速下降是影響梯次利用發(fā)展的最大競(jìng)爭(zhēng)因素。同時(shí)梯次利電池相對(duì)新電池，安全隱患增加，如何確保使用過(guò)程的安全，是梯次利用電池應(yīng)用過(guò)程中的重點(diǎn)。

楊凱認(rèn)為，梯次利用需要實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破和商業(yè)模式創(chuàng)新。在技術(shù)上，需要研究的技術(shù)包括電動(dòng)汽車(chē)在設(shè)計(jì)之初如何兼顧梯次利用、低成本性能評(píng)估、分組重選技術(shù)、全生命周期監(jiān)控的大數(shù)據(jù)信息技術(shù)、安全預(yù)警和防護(hù)消防技術(shù)。在商業(yè)模式上，是賣(mài)電池還是賣(mài)服務(wù)還是以租代售？