隨著我國新能源汽車產業(yè)快速發(fā)展,動力
電池市場將迎來巨大增幅,同時,隨之而來的動力
電池回收再利用問題將越來越突出。一般來說,動力電池的容量低于初始容量的80%就認為動力電池壽命結束,不能再用在新能源汽車上。從目前技術來看,動力電池包的循環(huán)壽命為1000-1500次左右,折合使用壽命為5年左右。隨著電動汽車大范圍推廣,動力電池的報廢數量也將越來越多,據中國汽車技術研究中心預測,到2020年,我國電動汽車動力電池累計報廢量將達到12萬-17萬噸的規(guī)模。因此,我國亟需建立一個動力電池梯級回收產業(yè)鏈。
我國動力電池梯級回收現狀
1.政策
我國在2012年7月出臺的《節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中,就明確提出“制定動力利用管理辦法,建立動力電池梯級利用和回收管理體系,明確各相關方的責任、權利和義務。引導動力電池生產企業(yè)加強對廢舊電池的回收利用,鼓勵發(fā)展專業(yè)化的電池回收利用企業(yè)。”但是,這一規(guī)劃中對回收利用過程中的權責和承擔方并未作出具體的規(guī)定。
2015年,財政部等四部委聯合下發(fā)《關于2016-2020年新能源汽車推廣應用財政支持政策的通知》,汽車生產企業(yè)及動力電池生產企業(yè)應承擔動力電池回收利用的主體責任,負責動力電池的回收。
為鼓勵生產企業(yè)回收動力電池,不少地方政府也在積極探索。上海市出臺政策,車企回收動力電池政府將補助1000元/套;深圳則建立動力電池利用和回收體系:每賣一輛車廠商拿出600元、政府拿出300元,用于回收動力電池,初步建立電池回收的機制。
2.發(fā)展現狀
目前,包括國家電網、各地政府、電池企業(yè)等企事業(yè)單位紛紛開展動力電池梯次回收的研究,取得一定進展,但仍然屬于探索階段,尚未形成產業(yè)鏈。
國網浙江公司探索動力電池在電動自行車上的梯次回收。國網浙江電力公司于2013年編制完成了《動力電池電動自行車梯次利用技術方案》,其對電動汽車報廢電池的電芯進行重組,改造成用于48伏電動自行車的動力電源,實現節(jié)能減排。
國網北京公司將電池梯次利用與快充結合。2014年3月,國網北京電科院(300215)開展了“電動汽車動力電池梯次利用技術研究與示范”項目,該項目將退運電池梯次利用與直流快充站相結合,同時通過百千瓦級儲能系統接入,動態(tài)調節(jié)充電站內直流負荷,穩(wěn)定電壓節(jié)點,降低充電站內負荷峰谷差,提高充電站的綜合運營效益。
國網河南公司建成微電網系統,并打造了一套動力電池分選、評估、配組的規(guī)范化流程。國網河南公司聯合南瑞集團、電池制造企業(yè)等單位,通過在基礎理論、應用技術及示范推廣等方面開展全面研究與實踐,建成的退役電池儲能示范工程,在全國率先打造了一套退役動力電池從分選、重組到儲能利用的規(guī)范化流程。該工程位于鄭州市尖山真型輸電線路試驗基地,是國內首個真正意義上的基于退役動力電池的混合微電網系統,聯調成功后已連續(xù)運行滿1年,累計供電逾4.5萬千瓦時,目前系統運行狀況良好。
此外,國網河南電力還牽頭組建了退役電池分選評估技術平臺,實現了退役電池的安全性評估、循環(huán)壽命測試及分選分級;針對退役電池性能不一致性,制定了電池配組技術規(guī)范,研制了高效可靠的電池管理系統,提升了電池的二次循環(huán)壽命;開發(fā)出不同電壓和容量等級的退役電池儲能系統,推動了退役電池儲能系統在電動摩托車等小型儲能領域的示范應用。
北京科委通過場地車、變電站等改裝,達到了較好的經濟效果。北京市科委的“電動汽車鋰離子電池系統全生命周期利用技術研究與示范”項目組利用退役的動力電池,在電動場地車、電動叉車和電力變電站直流系統上進行改裝示范,經實測回收電池性能上相比傳統鉛酸電池有一定優(yōu)勢,且經濟性較好。
梯級回收存在的問題
梯次利用更能夠挖掘動力電池的更多價值,降低動力電池整體成本,實現循環(huán)經濟的利益最大化。但梯次利用仍面臨眾多的難題和挑戰(zhàn),如果不能有效解決,難以實現產業(yè)化。
1.電池匹配問題
我國不同車企的電池路線、電池的規(guī)格型號選擇以及對電池的測評要求各不相同,造成了目前電池的型號過多,不同類型電池電壓、充放平臺都各不相同,所以在電池分選過程中將造成極大的困難。由于儲能電池規(guī)模很大,常以百千瓦甚至兆瓦級作為單位,因此儲能電池利領域電池匹配問題尤為突出。
2.與儲能項目的匹配問題
儲能電池屬于工程屬性的電池,建設的時間和空間相對集中,有明確的工期限制。動力電池屬于產品屬性的應用,電池的淘汰隨時隨地發(fā)生,和儲能電池的工程屬性不大匹配。如果有了儲能項目,再去市場上回收電池,時效上無法保證;如果把平時回收的電池儲存起來,可能會增加回收電池的成本,同時電池的存放過程中,性能也可能會發(fā)生改變。
3.電池二次成本問題
電池梯次利用過程中,其回收、拆解、分選、運輸、倉儲、二次成組,每一步都需要成本,尤其電池拆解過程中,由于不同廠家電池結構、模組連接、工藝技術各不相同,自動化設備難以完成,需要存在大量的人工作業(yè),效率低下,且由于拆解過程中損壞等因素,成本存在不確定性,如何有效降低這部分成本、提高效率,將成為動力電池有效梯級利用的關鍵因素。
4.安全問題
電池本身是能量載體,即使在放電完成之后,仍有部分能量殘留。在電池拆解過程,由于存在大量的人工作業(yè),操作規(guī)范性難以保證,如果一旦出現操作不當,容易出現短路、漏液等問題,進而造成起火爆炸等安全事故。
總結
預計在未來4-8年內,本階段推廣的新能源汽車電池將逐漸報廢,以目前動力電池回收發(fā)展情況來看,我國仍處于起步階段,距離產業(yè)化尚遠,政府、企業(yè)都亟需加緊布局,避免未來形成被動局面。
(責任編輯:王杰)
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