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解釋什么是電池梯次利用

鉅大LARGE  |  點擊量:8530次  |  2018年12月28日  

摘要
梯次利用的市場規模有多大?國內在梯次利用環節較為知名的鐵塔公司曾預估,截至2020年,可以進行梯次利用的動力電池累計為61.86GWh。

“玩具車拆下來,遙控器還能用!”南孚電池的廣告,通俗易懂地解釋了什么是電池梯次利用。動力電池容量衰減至80%時,不適宜繼續在車輛上服役,但依然有殘值可以開發。

梯次利用的市場規模有多大?國內在梯次利用環節較為知名的鐵塔公司曾預估,截至2020年,可以進行梯次利用的動力電池累計為61.86GWh。按照80%的容量衰減以及60%的梯次利用篩選率,到2020年累計梯次利用動力電池約為29.69GWh。而按照0.62元/Wh的梯次利用電池價格估算,2020年動力電池梯次利用的市場規模約為77.69億元。

盡管如此,退役電池有沒有梯級利用價值、安全性如何保證,業內一直存在爭議。梯次利用難點究竟在哪里?為何不能將廢舊電池變廢為寶呢?

梯次利用難點:電池健康狀況成”黑箱“

“動力電池梯次利用儲能是個偽命題?!?1月22日,寧德時代(CATL)副董事長黃世霖在深圳舉辦的第五屆中國儲能創新與技術峰會上明確表示。寧德時代作為國內鋰電產業的龍頭,其負責人的公開表態,無異于給梯次儲能潑了一盆涼水。

無獨有偶,中汽中心動力電池首席專家王芳在電車人聯合會舉辦的“雄鷹計劃”總裁培訓班上發表演講說,“我們在2012到2014年做過一個國家電網的課題,做了一個梯次利用的示范,當時用奇瑞S18淘汰下來的電池做了一個儲能電站,做完以后我們也承認它接近一個偽命題,就是很難做、非常非常難做?!?br/>
《電動汽車觀察家》向做過梯次利用項目相關企業進行了征詢。其中一位前國網某公司不愿意透露姓名的負責人表示,早在10年前國網就專門對梯次利用進行了研究,在集中式儲能、分布式儲能、UPS、自行車應用等方面都進行了嘗試,最終除了在自行車上應用比較理想外,在其他項目的表現都不理想。

梯次利用電池質量能不能滿足儲能的需求?武漢大學教授艾新平曾表示,電動汽車電池安全需要精心維護,即便是再好的電池,用戶在使用后產品一致性都會變得不可控。黃世霖介紹,寧德時代把生命末端的電池進行反復充放電測試,然后再將電池解剖研究內部物理變化。但是,“目前對梯次利用電池基礎數據積累遠遠不足,究竟生命末端的電池會發生什么?弄明白這個問題至少還需要幾年的時間?!?br/>
經過車輛使用,動力電池的內部狀況實際上是一個黑箱。產品已經與當初設計的新電池有了很大的區別,產品一致性、安全性很難保證?!澳壳爸髁髌囀褂玫娜姵?,用來梯次利用做儲能,現階段還不夠成熟,如果系統設計得不好,或者超期服役,會留下很多安全隱患?!秉S世霖如是說。

打開黑箱子:單節檢測、全生命監督和模組利用

想要徹底解決這一問題,就必須對每一節電池進行檢測。某儲能企業負責人表示,早期的梯次利用項目大多是示范性項目,不計成本投入。梯次電芯拆解成單節進行評估,再成組、再利用,成本投入非常高,這樣的方案在大型儲能上不具備可行性。

如果能快速對電芯健康狀況進行檢測,剔除不健康電池,是否意味著梯次利用成為可能呢?

中汽中心王芳表示,電池梯次利用應當是有條件、有范圍、有要求的梯次利用。她認為,實施電池市場中實施編碼規則有利于電池后續的監督管理。同時也有鋰電企業負責人將希望寄托于今年啟動的動力電池溯源平臺。如果真可以通過信息采集與管理等手段,實現動力電池全生命周期監管,對于后續動力電池梯次利用,殘值開發會有重要的意義。

廢舊動力電池通常按噸定價,對電池企業來說并不算合算。如果溯源平臺可以進行監控,未來退役動力有望按照電池剩余電量進行交易。但該負責人也表示,想要實現電池SOC的實時監控,依然還有很長的路要走。

單體檢測利用成本太高,快速檢測又難以實現,梯次利用怎么進行?有企業提出了模組利用的技術路線。通過模組能否規避單體電芯健康狀況“黑箱”問題呢?

“目前BMS技術對單體電芯監控比之前進步很多?!眹鴥饶郴厥掌髽I負責人表示。他認為,通過對模組進行均衡,取長補短,一定程度上可以提高梯次電池的安全性。

除了BMS技術進步外,也有專業從事梯次利用的第三方企業負責人表示,可以給梯次電池加裝監控設備,來提高梯次電池的安全性?!霸O備對梯次進行全時監控,對出現異常狀況進行報警,以防止事故的擴大?!?br/>
《電動汽車觀察家》了解到,目前一些企業為節省成本,傾向于使用模組利用或者整包利用。給電池模組或整包進行均衡和添加監控設施、集中放置在集裝箱里,一箱大約1MWh,進行分布式儲能或者集中儲能。這樣的儲能設備價格在1元/Wh,有一定的市場競爭力。

儲能用退役電池真的經濟?

通過模組利用規避單體電芯問題,是否能讓梯次電池妥善利用呢?有企業對這樣的做法表示否定。國內某鋰電企業負責人表示,儲能商業模式盈利點在于電能的快充快放?!皟δ芷髽I一箱1000度電,每天可能要充放兩遍才能盈利。梯次電池顯然不能滿足商業儲能的需要?!?br/>
“充放電能循環4000次的動力電池衰減到2000次循環,如果裝在儲能系統里面,僅僅做削峰填谷的話,磷酸鐵鋰能用三到四年,而三元電池只能用兩年,經濟上不劃算?!秉S世霖如是說。

黃世霖認為,未來儲能系統要做到一萬次以上的循環,才會具有比較好的經濟性。此外他認為,未來動力電池和儲能電池會是兩種不同的技術路線,動力電池提升能量密度后循環壽命會越降越少,不適宜進行梯次利用。

梯次電池除了在性能上與儲能場景不匹配,還有很高的隱形成本。

“梯次利用電池和整體儲能系統壽命是不配套的,后續更換電池的成本很高?!鼻拔乃峒暗膶I第三方梯次利用企業負責人表示。由于梯次電池的壽命有限,一些梯次利用項目很可能出現電池壽命短于儲能箱體、空調、防護措施的問題。因此出現中途更換電池的情況,這個成本是比較高昂的。

梯次利用,重在找準場景

“目前梯次電池最大問題是退役的電池找不到適宜的應用場景”,前文提及的國網某公司負責人表示。退役電池和梯次利用需求不匹配,就必須進行重組,梯次電池和新電池價格上的差距就不明顯。

梯次電池不適合大規模在儲能設施上使用,在其他應用場景里是否會有市場前景呢?

杭州環池能源科技有限公司總經理周曉亮是模組梯次利用的支持者。他認為“目前動力電池模組為滿足汽車級制造要求,在電池模組上使用了很多高成本設計,一般小型電池模組是不具備這種設計的,有很高的利用價值?!?br/>
環池能源將退役的電池模組做成家庭用的儲能裝置、便攜式儲能裝置和一些低速車動力電池,在市場上表現還不錯?!斑@些梯次儲能產品在國外電力設施不完善的地區更有市場。另外我們監控三輪物流車每天的行駛需求約50km,退役的電池模組可以很好與之匹配?!敝軙粤帘硎?。

“盡管每家的電池成組都有所不同,但總體來看電池模組尺寸適配性還是很高;模組電壓平臺基本在20V-30V,我們梯次應用場景在12V-72V電壓上,也比較匹配;現在大多數退役模組容量在70-80Ah,正好比現在物流三輪車的電池大一點,可以很好替代以前的電池產品?!敝軙粤两榻B。

盡管如此,有業內人士表示了自己的擔憂,這些小行業能否消化新能源汽車龐大退役動力電池呢?

梯次利用應該是鋰電生產設計之初就考慮的一個環節。中汽中心王芳表示,電池在設計上其后續的應用場景,就應該是明確的。

“目前來看,梯次利用不應當急于著眼于車輛之外,更應當著眼于車輛本身。當務之急是建立車電分離的商業模式?!辈箍萍紕撌既寺櫫帘硎?,“相較于把電池取出來為其尋找合適的應用場景,倒不如直接在在車輛上梯次使用。電池包先給乘用車使用,當SOC衰減至90%時,提取出來更換給營運出租車使用,當電池衰減至60-65%時,再給物流車使用。但這樣做的前提是,車輛的電池包和電氣平臺必須匹配,配套合理的商業模式,可以達到電池包的有效利用?!?br/>
“梯次利用電池對標的對象應該是一些在市場上存在明顯痛點的儲能產品,比如原先采用鉛酸電池但使用頻度較高的快遞三輪和四輪游覽車等領域。另外在使用頻率不高的一些產品也已經開始替換為梯次利用電池,比如中國鐵塔替換的通訊基站的中的備用,普通鉛酸產品重量大,維護工作量大,梯次利用電池和鉛酸電池價格相當,也具有比較優勢?!敝軙粤帘硎?。

梯次利用、拆解回收你選哪一個?

既然梯次利用困難多,那為什么還要梯次利用呢?干脆拆解了賣錢得了。

長城電源的梯次利用項目(圖片來源:電媒方)

在固廢處理、動力電池生產、金屬回收、鋰電材料加工都有布局的桑德集團表示,目前公司的鋰離子動力電池梯次利用和回收再生業務,委托旗下的桑德智慧能源和鴻捷新材料有限公司進行運營。

據桑德方面有關負責人介紹,鴻捷新材料目前具備10萬噸/年的廢舊鋰電池資源化循環利用能力。其主要采用“火法預處理+深度濕法回收”相結合的創新工藝技術處理廢舊電池。處理廢舊電池材料不同,最終受益也不一樣。目前以此手段處理三元廢舊電池,以523為例,處理一噸電池收益毛利潤在15%左右,但如果同樣處理一噸磷酸鐵鋰電池,則要虧損800—1000元。

桑德方面表示,對于退役的磷酸鐵鋰電池,經全面檢測評估后如果符合梯次利用標準,主張盡量梯次利用;待梯次利用市場成熟及相關政策明朗后,后續回收再生則交由市場判斷其市場價值和經濟效益。

北京賽德美資源再利用有限公司則采取了物理回收方法,在處理過程中,將動力電池材料逐一分類,進行回收。通過這樣的回收方法,傳統回收企業不能盈利的磷酸鐵鋰電池,也可以回收到部分盈利。

賽德美董事總經理趙小勇認為,相較于梯次利用,動力電池回收更具有實踐意義。目前動力電池的價格仍比較高,是電池梯次利用的一個前提,未來動力電池成本下降,梯次利用的商業前景也將不復存在。目前市場上的產品來看,退役的三元電池數量還沒有形成規模,大多數企業回收的動力電池以磷酸鐵鋰居多,未來隨著三元電池報廢量的增多,從經濟上考慮,應該有更多企業選擇直接進行拆解回收。

但趙小勇也表示了自己擔憂,現階段回收渠道不足,行業細則也不完善,企業難以形成規模,這是影響回收企業盈利的一個阻礙。

“我們應該強調電池的環保屬性,而不是片面強調電池的資源屬性,應該注意如何綠色回收,而不是片面強調廢舊電池的價值?!壁w小勇表示。

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