锂电池梯次利用

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1、背景近年来，受益于政策、补贴，我国新能源汽车呈现快速增长，进而导致动力锂电池的需求量和报废量不断增长。统计数据显示，2015年中国锂电池总产量47.13Gwh，其中，动力电池产量16.9Gwh，占比36.07%；消费锂电池产量23.69Gwh，占比50.26%；储能锂电池产量1.73Gwh，占比3.67%。《报告》测算，到2020年动力锂电池的需求量将达到125Gwh，报废量将达32.2Gwh，约50万吨；到2023年，报废量将达到101Gwh，约116万吨。当前，电池金属材料资源的供需不平衡正逐渐显现。随着新能源车下游需求逐步明确，国内动

2、力电池厂商2016-2017年纷纷扩大产能，尤其是三元电池的扩张，进一步提升了对钴的需求因此从废旧电池中回收再利用钴也越来越具有经济性。对企业而言，动力电池回收蕴藏着巨大的商机，经过回收处理，可以为电池生产商节约原材料成本。此外，动力电池回收还与政府建设低碳经济和环境友好型社会密切相关。电动汽车的动力电池性能会随着充电次数的增加而衰减，当电池容量衰减至额定容量的80%以下时，动力电池就不适于应用在电动汽车上，这意味着其在电动汽车上的使用寿命终止。如果直接将电池淘汰，必将造成资源的严重浪费，同时也会导致环境污染。国标GB/T34013-201

3、7《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》明确规定了电动汽车用动力蓄电池的单体、模块和标准箱尺寸规格要求。这一标准可有效解决此前存在于动力电池梯次利用中，动力电池由于尺寸不一难以匹配储能电站或家用储能设备结构的难题，也降低了动力电池的梯次回收利用的门槛。国标GB/T34014-2017《汽车动力蓄电池编码规则》规定了动力电池编码基本原则、编码对象、代码结构和数据载体。该标准发布，可在动力电池生产管理、维护和溯源、电动汽车关键参数监控，特别是在动力电池回收利用环节，凭借可追溯性和唯一性，更加准确地确定动力电池回收的责任主体。国标GB/T34015

4、-2017《车用动力电池回收利用余能检测》。则规范了动力电池外观检查、极性检测、电压判别、充放电电流判别、余能测试等检测流程，为车用动力电池的余能检测提供评价依据，有助于提高废旧动力蓄电池余能检测的安全性和科学性。随着新能源汽车保有量的增长，动力锂电池的梯次利用和回收成为一个必须面对的问题。在动力锂电池梯次利用和回收尚未发展成熟的情况下，运营模式就显得尤为重要，这关乎成本和盈利等企业切身利益。目前国内已有企业在动力锂电池的梯次利用和回收方面展开布局，运营模式也各有不同。动力电池梯次利用的意义在于从电池原材料—电池—电池系统—汽车应用—二次利

5、用—资源回收—电池原材料的电池全生命周期使用角度考虑，可以降低电池成本，避免环境污染。针对退役的动力电池，有两种可行的处理方法。一种是直接作为工业废品，进行报废和拆解，提炼其中的原材料，实现原材料的循环利用。另一种方式则是考虑退役的动力电池，虽然已经不满足汽车的使用条件，但仍然拥有一定的余能，其寿命并未完全终止，可以用在其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥其剩余价值。退役电池单体之间存在差异，尤其是均匀性上，有时候能量的衰减是非线性、断崖式的，就如同木桶理论——最短的木板起决定作用，最差的电池则决定了整个储能系统的性能目前我国动力电池回

6、收处理技术发展较为成熟，但管理相对落后，阻碍了动力电池回收产业的发展。主要表现在：回收网络不健全，回收网络主要由中小回收公司组成，难以得到有效回收；回收企业规模较小，工艺水平不健全，较难保证资源回收效率；存在没有经营许可的企业非法从事废旧动力电池回收，带来安全和环保隐患。据了解，目前国内外对废旧锂离子电池的回收过程是：首先彻底放电，然后对电池进行拆解分离出正极、负极、电解液和隔膜等各组成部分，再对电极材料进行碱浸出、酸浸出、除杂后进行萃取以实现有价金属的富集。梯次利用梯次利用的前提首先从全生命周期追溯。如果不解决电池使用过程中到底怎么使用的

7、、使用状况是什么样的，梯次利用也无从谈起。梯次利用技术难点一是探索最佳配组方案，标准模组直接梯次利用是最佳方案，单只问题电芯导致模组需要拆解并重新组合。难点二是集中式大型储能电站安全性。磷酸铁锂电芯的大规模储能梯次利用是可行的，退役的三元电芯的集中式储能方案不现实，适合直接资源化回收。难点三是BMS元器件老化，电子元器件的老化失效需要技术验证。2009年日本东芝提出对SCIB电池进行二次利用。2013年之后，国内众多动力电池企业、电动汽车企业也都积极开展动力电池梯次利用基础研究。电动汽车市场化快速发展让动力电池的梯次利用有了“现实需求”，研

8、发及应用逐渐增多。电动汽车的梯次利用要考虑到电动汽车的复杂性，但技术上总体可行。在工程示范应用方面，国网建有30KW/1MWh梯次利用锰酸锂电池储能系统和250KW/1MWh梯次