新能源汽车动力蓄电池梯次利用的相关探讨 Discussion on Echelon Utilization of Power Batteries of New Energy Vehicles

王明昇 WANG Ming-sheng

摘要： 動力蓄电池是新能源汽车的主要动力，在回收利用方面上动力蓄电池主要应用于在储能、备电、低速车等方面。本文将对新能源汽车动力蓄电池梯次利用进行探讨，主要从储能、备电、低速车三方面分析了动力蓄电池递次利用产业的发展现状以及退役电池修复和重组技术，总结的梯次利用发展中存在的问题，并提出相关建议。

Abstract： Propulsion batteries are the main power of new energy vehicles. In terms of recycling and utilization， propulsion batteries are mainly used in energy storage， power backup， and low-speed vehicles. This article will discuss the echelon utilization of power batteries for new energy vehicles， mainly from the three aspects of energy storage， power backup， and low-speed vehicles. Existing problems， and make relevant suggestions.

关键词： 新能源;动力蓄电池;梯次利用

Key words： new energy;power battery;echelon utilization

中图分类号：U463.2                     文献标识码：A                      文章编号：1674-957X（2021）22-0231-02

0  引言

就目前而言，退役的动力蓄电池数量并不多，能够进行梯次利用的动力电池多数是在试验阶段，在动力蓄电池退役时代下，与其相关的企业已经加快了动力蓄电池梯次利用的范围和速度，加大了蓄电池梯次利用的研究力度，同时探索了蓄电池梯次利用的经济效益和安全性。经过不断探索，我国蓄电池梯次利用产业逐渐转变，由示范阶段转向商业化。

1  分析利用梯次产业发展现状

1.1 蓄电池梯次利用在储能领域中的发展情况

在储能领域上新能源动力蓄电池梯次应用主要是电网中应用，电网中蓄电池梯次利用一般用在发电侧储能负荷调节上，用来提高输电和配电储能质量，降低新能源消耗和线路损耗等。目前，储能领域正在对能源结构进行调整，不断朝着新能源、清洁能源转换，一定程度上为梯次利用产品在储能领域上应用提供较大的机遇。北京建设了储能系统示范电池，锰酸锂电池作为主要的梯次利用储能设备，起到稳定节点电压的作用，并且在电网停止供电的情况下，可以为移动用户提供离网运行。郑州建立了风力发电系统，退役电池储能系统被应用在光伏发电系统中。张北设立了磷酸铁锂电池梯次利用储能系统工程，主要是用在接受可再生能源调频以及发电等方面。并且研究组针对退役电池建设了分选评估技术平台，同时制定了梯次利用电池配组技术规范，研发了一套效率高、可靠性强的电池管理体系。比亚迪汽车公司在深圳市建立了一个兆瓦级别的示范电站，这是首个退役电池梯次利用基站，这里的示范电站具有光伏发电、提升电网利用率等功能。北京城市中，匠芯企业研发了风光储能系统，其生产的产品可以达到14MW/h。此外普莱德与北京汽车公司及国家电网开展储能电站、风光储能、集装箱式储能合作项目，梯次利用量总累积量在75MW/h。南京江北储能电站是我国第一个新能源动力电池梯次利用的电站，也是建设规模最大的一个，总用梯次利用量约为75000kW/h。

1.2 梯次利用在备电领域上的发展情况

通信基站电场一般是将蓄电池梯次应用在基站备用电源系统上，其作用是在停止供电时为基站设备提供电力支撑。2018年信息部和工业部门组织对新能源动力蓄电池的回收再利用方面上建设了试点，并与中国铁塔进行合作，展开梯次利用示范项目。铁塔公司在2015年便开始在我国多个省份建设通信基站，采用梯次利用电池代替传统铅酸电池，在经济效益、技术、安全性方面充分证明了递次利用的可行性[1]。在2018时，铁塔公司已经不再进行铅酸电池的采购业务，并且从20多个企业开展梯次利用电池采购活动。中国铁塔公司预测，通信基站蓄电池应用总数量为240万组，总体的容量在22GW/h，如果都采用梯次利用电池来代替传统电池，估计可以使用退役电池25万吨。与此同时，汽车在生产过程中与梯次利用企业进行合作，形成企业联盟，共同建设退役电池的回收和利用体系，并且在备电及储能方面都能够实现对外开放业务。

1.3 梯次利用在低速车领域中的发展情况

继通信基站和出储能设备应用以后，另一个梯次利用领域就是低速车，在低速车场景中应用，主要是在电动自行车及微型车上等车辆上应用，利用蓄电池替代原来的铅酸电池，进而降低电动自行车电池的重量，这种电池使用寿命比较长，通常被应用在一些轻质量、功能性小的车型中。现阶段，梯次利用已经在多种车型上进行探索应用。星恒电源是我国在低速车领域上运用蓄电池梯次利用最早的企业之一，目前已经完成了自产电芯再利用的研究，直至2017年末，星恒企业已经实现了累积修复电芯17.68万支，梯次利用除了电动自行车、电动三轮车以外，还可以应用在低速四轮车等一些轻质量的车型，在这个应用中主要是用来替换传统铅酸电池、锂电池[2]。易源科技有限公司位于杭州市，应用退役磷酸铁锂电池是在2018年，主要应用在快递三轮车上，并且与物流企业浙江天邮进行合作，在全国各地大范围的进行新能源梯次电池产品投放使用。现阶段在低速车领域中应用梯次利用的一个典型企业是中天鸿锂企业，其中“中天动力”充分运用互联网进行共享租赁服务，采用租赁的方式将动力蓄电池梯次利用效果最大化应用京东、顺丰物流企业中，此外，饿了么、美团等电瓶车上也应用梯次利用蓄电池，全国超过30个城市建设了梯次产品服务中心。另外，宇通环卫在这方面与傲蓝得环保公司进行合作，将企业使用的环卫洒水车、扫街车、垃圾车等一系列的电动车辆都装配上了梯次电池产品，并且完全代替了原有的铅酸电池，在郑州市内已经有较多的环卫车辆投入使用。

2  分析梯次利用技術发展现状

退役蓄电池在使用寿命、安全性等方面上变化比较大，这对动力电池梯次利用在其他领域上应用带来影响，为了能够快速推动电池梯次利用产业的成果，不断提升蓄电池梯次利用技术的研发力度。就目前而言，动力蓄电池梯次利用技术途径一般有两种，分别是修复和重组，并且主要是检测重组技术，检测重组技术有很多典型企业，如上文提到的中国铁塔、北京匠芯、比亚迪等企业，其中比亚迪企业在对退役动力蓄电池进行检测中，实现了包组、模块、单体级别进行了逐一检测，并以单体作为重组单位进行重组，可以达到80%的重组率[3]。而北京匠芯企业建立在大数据基础上研发动力电池包组评估系统。这种系统可以对退役动力蓄电池的使用寿命、应用领域等方面进行评估，并且深入探索退役电池的集成技术。中国铁塔有限公司成功突破退役电池成组、评估等关键性梯次利用技术。另外，也有企业在退役电池修复方面积极进行探索，比如星恒电源企业，北京国能企业等，以星恒电源企业为例，在回收企业退役电池以后，对电池正、负极进行修复，同时适当补充电池所需的电解液，经过修复技术完成的动力电池完全可以应用在低速电动车领域，通过修复的电芯容量可以达到全新电池电芯的80%。

3  新能源动力蓄电池梯次利用发展存在的问题以及建议

3.1 问题分析

3.1.1 技术分析

梯次利用产业在发展中受到生产控制、生态设计、信息共享等问题的影响。在生产设计方面上，生产电池企业在设计环节就已经严格按照相关标准生产无有害物质的电池，但是电池在设计中，一些标准化选材、易拆解结构、标准化、通用性设计等方面设计不足。动力蓄电池的规格、种类比较多，且连续性和互换性能差等特点，部分电池还存在着一些合格率低等问题[4]。技术信息方面，电池和汽车生产等企业不断探索电池的拆卸技术，但是在通信和数据方面还没有形成资源共享机制。动力蓄电池梯次利用效果比较低，这与梯次利用的经济效益、可靠性、安全性都有着直接关系，并且提高电池使用年限技术并不成熟。

3.1.2 管理分析

在管理方面上相继出台了《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用规范条件》等文件，但是仍然缺少一些具有针对性的制度。现阶段企业对梯次利用的研究力度比较大，但是缺少相应的措施激励企业深入研究梯次利用产品，再加上梯次利用产品的安全性、产品标识、残值评估等一系列的标准规范缺失，这对梯次利用产业的发展带来影响。

3.1.3 梯次利用市场发展分析

在未来发展中梯次利用产品具有广泛的发展前景，很多企业都纷纷投入梯次市场，从备电、储能、低速车、充电宝等多方面进行实验和探究，为此梯次利用产品涉及到的领域越来越广泛，但是也很难保证产品的安全性和使用性能。就部分企业而言，对梯次利用的电池并没有拆解技术，甚至有些企业非法拆解、重组，导致不良产品流入市场，对梯次利用产品带来信用风险。

3.2 梯次利用未来发展建议

新能源动力蓄电池梯次利用对新能源企业产业发展具有推动作用，为了有效促进梯次利用产业发展，今后发展还需要技术的突破、政策上的引导、创新商业模式等。在管理方面上制定奖惩措施，根据实际发展情况适当增加梯次利用产品的认定工作，同时开展产品标识，发布梯次利用产品名单以及企业名单，为递次利用回收、生产、销售提供良好市场。打造以企业为主体的产学合作模式，提高蓄电池设计和退役后的检测和判定的科学性，推动梯次利用电池的评估、拆解、材料分选等相关技术研究，结合大数据、物联网等科学技术提升动力电池回收和利用的效果，与此同时强化与国际的合作，积极引进先进技术以及资源[5]。另外，还需要加强产业链上下游企业间的协调合作，不断创新梯次利用商业模式，目前比较受欢迎的是“以租代售”和“固定车型定价电池”等商业模式。与此同时充分运用大数据和物联网等信息技术实现产业联盟，结合第三方服务机构共同建设商业化平台，建设评估体系，打造线上或者是线下的梯次利用产品交易，完善交易、评估、定价规范性。

4  结论

近几年来电动汽车销售数量越来越多，动力蓄电池产业发展规模越来越大，但是对蓄电池的回收和利用变得越来越紧张。为了能够有效的回收再利用动力蓄电池，需要从政策、技术、商业模式等多方面进行研究，产业链上下游企业全面联动、协调合作，强化蓄电池梯次利用管理信息化建设，推进梯次利用产业发展。

参考文献：

[1]侯治国.新能源汽车废旧动力蓄电池回收利用企业利润和效益优化研究[D].中国矿业大学，2020.

[2]刘泽宇.我国新能源汽车动力蓄电池回收立法问题研究[D].吉林大学，2020.

[3]新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南公告[J].再生资源与循环经济，2019，12（11）：3-5.

[4]周笔，秦训鹏，赵璐.新能源汽车动力蓄电池梯次利用研究进展[J].表面工程与再制造，2018，18（03）：17-22.