金慧芬 劉彩秋 王紅美

（天津力神電池股份有限公司，天津 300384）

0.引言

據(jù)工信部2020年給出的數(shù)據(jù)顯示，我國新能源汽車保有量達492萬輛，比2019年增長29.2%。新能源汽車發(fā)展迅猛，而新能源汽車的退役動力電池處理問題一直是社會焦點問題。研究發(fā)現(xiàn)，退役動力電池大部分還可以繼續(xù)充放電，按照電池的電量價值來計算，退役動力電池仍有50$/kWh的價值可以被利用，目前我國退役動力電池的二次利用主要體現(xiàn)在回收、檢驗、運輸?shù)确矫?，使其電量價值提升至100$/kWh。本文主要研究退役動力電池剩余容量梯次利用關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，以促進我國退役動力電池剩余容量梯次利用關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展。

1.退役動力電池剩余容量梯次利用的現(xiàn)狀

我國新能源汽車起步較晚，從2014年之后才真正發(fā)展起來，很多動力電池都還在質(zhì)保期內(nèi)，大規(guī)模退役還沒有到來。因此，關(guān)于退役動力電池剩余容量梯次利用的技術(shù)研究比較滯后，目前尚缺乏足夠的實踐驗證。退役動力電池的重復(fù)利用主要包括失效處理、外結(jié)構(gòu)拆解、電芯檢測、篩選分類和梯次利用等內(nèi)容。大部分新能源電池屬于鋰離子電池，其回收利用難度較大，鋰離子電池的回收利用流程為：先是將鋰離子電池放電至一定電壓（2V～3V），然后拆解鋰離子電池成為多組小電池，再將小電池的正負極、電解液篩選出來，對電池電極材料進行酸堿反應(yīng)來清除電極上的雜質(zhì)并溶解金屬材質(zhì)的電極，最后從酸堿溶液中提煉出金屬回收利用，能夠回收利用的金屬稱為有價金屬。有價金屬的提取方法主要有濕法、干法和生物法3種。我國退役動力電池剩余容量梯次利用技術(shù)起步晚，較發(fā)達國家而言比較落后。目前我國退役動力電池剩余容量梯次利用技術(shù)還處于起步階段，有待大規(guī)模和更深層次的應(yīng)用。

2.退役動力電池剩余容量梯次利用技術(shù)發(fā)展困境

2.1 電池剩余容量難控制，難以成組使用

雖然退役動力電池具有較大的剩余容量，但是難以準確檢測電池剩余容量和使用安全性。計算退役動力電池剩余容量和使用壽命，需要利用精密儀器對其進行預(yù)測分析，這無形中增加了退役動力電池重復(fù)利用的成本。同時退役動力電池的梯次利用技術(shù)關(guān)鍵在于將零散的退役動力電池進行重組，由于電池之間的型號、規(guī)格、化學物質(zhì)和工藝差異較大，在重組時難以制定統(tǒng)一重組標準，缺乏重組標準而隨意重組，不但不會使退役動力電池發(fā)揮其效用，還會增加電池爆炸風險，這些都增加了退役動力電池重組難度。目前重組的退役動力電池只能應(yīng)用在低速電動車、基站備用電源、AGV小車等應(yīng)用場景，很少在電網(wǎng)級別的大型應(yīng)用場景中出現(xiàn)。如果一個退役動力電池出現(xiàn)故障，就會危及整個電池組的正常使用，并且會給電網(wǎng)造成不可估量的危害[1]。

2.2 梯次利用技術(shù)成本高，缺乏安全性

制約新能源汽車電池重復(fù)利用的阻力主要是退役動力電池剩余容量梯次利用成本較大。在退役動力電池梯次利用過程中需要對電池進行拆解、篩選和重組，每個環(huán)節(jié)都需要較高的技術(shù)，且需要較高的技術(shù)成本。由于退役動力電池已經(jīng)過了質(zhì)保期，電池內(nèi)部的化學物質(zhì)不穩(wěn)定性增加，使得退役動力電池后期的維護保養(yǎng)成本也增加。而且新能源汽車電池更新?lián)Q代較快，原先高成本回收的退役動力電池在經(jīng)過復(fù)雜的重組后，新型電池逐漸占領(lǐng)市場，重組后的電池更加缺乏市場競爭力，導致價格更低，且退役動力電池的電容量、電壓也會出現(xiàn)直線衰減，影響其使用次數(shù)。

2.3 梯次利用場景不合理，相關(guān)管理制度不完善

退役動力電池剩余容量梯次利用需要一定的場景，即結(jié)合退役動力電池實際情況來合理選擇應(yīng)用場景，例如經(jīng)過檢測退役動力電池剩余容量較小，就應(yīng)該應(yīng)用在小型用電設(shè)備上；反之可以用于稍大的用電設(shè)備上。但目前我國沒有合適的法律法規(guī)和管理制度來規(guī)范退役動力電池的應(yīng)用場景，使得退役動力電池應(yīng)用于不合理的場景中，輕則難以供應(yīng)足夠的電量來維持設(shè)備正常工作，重則會帶來嚴重安全事故。因為退役動力電池梯次利用需要較高的技術(shù)，且具有很多不可測因素，所以，如果缺乏相應(yīng)的管理制度和法律法規(guī)來約束管理，勢必會造成退役動力電池的濫用局面而給人民生命財產(chǎn)安全帶來不利影響。

3.退役動力電池剩余容量梯次利用技術(shù)發(fā)展建議

3.1 加強對退役動力電池剩余容量梯次利用技術(shù)的研發(fā)

我國科研機構(gòu)、電池生產(chǎn)企業(yè)、新能源汽車企業(yè)應(yīng)該加強對退役動力電池剩余容量梯次利用的技術(shù)研發(fā)。首先要提高退役動力電池剩余容量的檢測技術(shù)，將剩余容量相同相近的退役動力電池列為一組，避免不同剩余容量的退役動力電池混裝而使得電壓不足或產(chǎn)生安全隱患。其次要提高退役動力電池安全性評估技術(shù)利用專門的技術(shù)來檢測電池內(nèi)部化學物質(zhì)的穩(wěn)定性，將退役動力電池按照安全評估結(jié)果進行分類，分為安全、比較安全和危險3類，將安全一類退役動力電池重組，比較安全一類退役動力電池進行能量修復(fù)后重組，危險一類的退役動力電池報廢處理[2]。

3.2 國家加大對退役動力電池梯次利用技術(shù)的支持

因為退役動力電池梯次利用研發(fā)成本較高，很多電池生產(chǎn)企業(yè)和科研機構(gòu)會停止對該技術(shù)的研發(fā)。一方面，國家可以出臺資金補貼政策，先給予相關(guān)企業(yè)研發(fā)資金，確保企業(yè)召集專業(yè)人才和購置專業(yè)設(shè)備來進行研究，根據(jù)研發(fā)成果給予獎勵津貼，確保退役動力電池梯次利用技術(shù)研發(fā)有足夠的資金支持；另一方面，國家可以出臺政策鼓勵相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員進入該科研項目，為科研企業(yè)提供充足的人才支持。國家還可以組建自己的專項科研團隊，致力于退役動力電池梯次利用技術(shù)研究。

3.3 完善退役動力電池梯次利用管理制度

退役動力電池根據(jù)不同的剩余容量和安全等級要劃分具體的使用場景，避免退役動力電池亂用，產(chǎn)生安全事故。如表1所示，這是一個簡單的退役動力電池梯次利用規(guī)范要求，一家合格的退役動力電池梯次利用企業(yè)應(yīng)該具備以下12點要求方可從事退役動力電池回收利用工作。目前我國退役動力電池梯次利用企業(yè)在設(shè)備要求、成本控制和售后服務(wù)等方面都存在一些問題，有關(guān)部門需要嚴格按照工信部出臺的《梯次利用電池產(chǎn)品目錄》加強對退役動力電池梯次利用企業(yè)的準入條件進行審查，嚴格落實退役動力電池梯次利用企業(yè)認證和準入標準。除此之外還要制定退役動力電池報廢標準，嚴格落實這一指標，將低于該指標的退役動力電池報廢處理。使用場景也需要規(guī)范，例如人員密集場所、高溫高壓場所和易燃易爆場所等的退役動力電池梯次利用要有規(guī)范要求，避免安全事故發(fā)生[3]。

表1 退役動力電池梯次利用企業(yè)相關(guān)要求

4.結(jié)語

我國新能源汽車電池退役后的重復(fù)利用由于技術(shù)水平限制，尚無法準確檢測退役動力電池的剩余容量和安全性，且退役動力電池重復(fù)利用的成本較高，商業(yè)價值目前尚不明朗，還沒有在市場上普及。為此需要國家為科研機構(gòu)和相關(guān)企業(yè)提供資金和技術(shù)支持，加大剩余容量檢測技術(shù)和安全評估技術(shù)研發(fā)，制定退役動力電池使用規(guī)范和相關(guān)法律法規(guī)并加強監(jiān)管。只有國家、企業(yè)和科研機構(gòu)加大對退役動力電池剩余容量梯次利用技術(shù)的重視與研發(fā)，才能促進退役電池的梯次利用穩(wěn)定發(fā)展。