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  隨著我國新能源汽車產業快速發展,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12萬-17萬噸的規模。因此,我國亟需建立一個動力電池梯級回收產業鏈。

  1.政策層面支持

  我國在2012年7月出臺的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012~2020年)》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加強對廢舊電池的回收利用,鼓勵發展專業化的電池回收利用企業。”但是,這一規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定。

  2015年,財政部等四部委聯合下發《關于2016-2020年新能源汽車推廣應用財政支持政策的通知》,汽車生產企業及動力電池生產企業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.電池回收發展現狀

  目前,包括國家電網、各地政府、電池企業等企事業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,動態調節充電站內直流負荷,穩定電壓節點,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、配組的規范化流程。國網河南公司聯合南瑞集團、電池制造企業等單位,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壽命;開發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勢,且經濟性較好。

  梯次利用級回收存在的問題

  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,實現循環經濟的利益最大化。但梯次利用仍面臨眾多的難題和挑戰,如果不能有效解決,難以實現產業化。

  1.電池再利用問題

  我國不同車企的電池路線、電池的規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.儲能項目的利用問題

  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,性能也可能會發生改變。

  3.電池梯次利用二次成本問題

  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,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.梯次利用產品安全問題

  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,操作規范性難以保證,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3~5年內,現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展情況來看.我國處于起步階段,距離產業化尚遠,政府、企業都亟需加緊布局,避免未來形成被動局面。

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