劉倩，陳瀟川，吳軍雄，李小燕，陳育明，陳慶華

（福建師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院、碳中和現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院，福建 福州 350007）

2020 年9 月22 日習(xí)近平總書記在第75 屆聯(lián)合國大會(huì)上提出“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，通過加強(qiáng)國家自主貢獻(xiàn)度并采取有效政策和措施，努力在2030 年前達(dá)到二氧化碳排放量的峰值，并力爭在2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)[1]。2020 年我國機(jī)動(dòng)車污染物及溫室氣體排放總量分別為1 593.0 萬t 和6.7 億t CO2eq，傳統(tǒng)燃油車是交通運(yùn)輸部門中污染物以及溫室氣體排放的主要來源[2]。研究表明與燃油汽車相比，新能源電動(dòng)汽車在使用過程中更為環(huán)保，能夠有效解決傳統(tǒng)燃油車不斷增加的溫室氣體（GHG）排放和空氣污染問題，特別是在設(shè)立新能源汽車試點(diǎn)的城市其碳排放降低趨勢更為顯著[3]。因此，在“雙碳”政策的大力扶持下，新能源汽車在國內(nèi)銷量急速上升，應(yīng)用逐步規(guī)模化，已成為應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。

鋰離子電池具有循環(huán)壽命長、能量密度高、自放電率低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品、電動(dòng)自行車、新能源汽車等領(lǐng)域[4]。根據(jù)正極材料的不同分為三元鋰電池（Nickel Manganese Cobalt，NCM）和磷酸鐵鋰電池（Lithium Iron Phosphate，LFP），作為新能源汽車核心部件之一，電池容量隨著循環(huán)次數(shù)的增加會(huì)不斷衰退，當(dāng)衰退至初始容量的80%以下時(shí)，便不能滿足新能源汽車動(dòng)力需求進(jìn)而退役[5]。2020 年，我國動(dòng)力電池退役數(shù)量已達(dá)到20 萬t，預(yù)計(jì)2025 年將達(dá)到80 萬t[6]。如果無法高效、大規(guī)模地利用退役動(dòng)力電池，無疑會(huì)給地球造成巨大的資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染。

目前退役動(dòng)力電池的處理方式有填埋、回收再生和梯次利用。近年來關(guān)于動(dòng)力電池梯次利用的研究越來越廣泛，以“動(dòng)力電池梯次利用”為關(guān)鍵詞在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫檢索顯示，2015—2022 年相關(guān)文獻(xiàn)共發(fā)表678 篇，如圖1 所示。相關(guān)領(lǐng)域文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，2018 年開始增長較為明顯，到2020 年后每年平均有100 篇以上相關(guān)領(lǐng)域的文章發(fā)表。

圖1 動(dòng)力電池梯次利用文獻(xiàn)發(fā)表情況

推進(jìn)動(dòng)力電池梯次利用一方面可以延長電池使用壽命，避免資源浪費(fèi)，另一方面能有效緩和上游企業(yè)生產(chǎn)動(dòng)力電池所面臨的原材料匱乏問題，達(dá)到“減碳降污、循環(huán)發(fā)展”的目的[7]。因此，梳理了退役動(dòng)力電池梯次利用的相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)，分析了進(jìn)行梯次利用技術(shù)—生態(tài)—經(jīng)濟(jì)分析的重要性，以助力鋰離子電池全產(chǎn)業(yè)鏈朝著實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)邁進(jìn)。

1 退役動(dòng)力電池處理方式

退役動(dòng)力電池3 種處理的方式中填埋最不可取，因?yàn)殡姵睾休^多重金屬和化學(xué)物質(zhì)，如果只是簡單地拆解、焚燒或者填埋，會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成更加嚴(yán)重的危害。據(jù)測算，填埋重約20 g 的電池會(huì)對(duì)1 km2土壤造成長達(dá)50 a 的環(huán)境污染[6]；回收再生可分為濕法回收、火法回收、直接再生回收技術(shù)等。楊芳[8]，Jiang 等[9]對(duì)比了火法、濕法及直接再生回收技術(shù)，認(rèn)為濕法冶金技術(shù)具有金屬回收率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，但與梯次利用相比，回收再生無法對(duì)電池進(jìn)行多層次利用；梯次利用是對(duì)已退役動(dòng)力電池進(jìn)行再制造[10]，主要過程包括檢驗(yàn)、分級(jí)、拆解、電池維修及重組，之后根據(jù)電池適配容量開展二次利用，其具體工藝流程如圖2 所示。

研究發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池梯次利用容量衰減率更慢，同樣的循環(huán)次數(shù)下其容量明顯高于三元電池，相較而言更具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值[11]。雖然三元電池的衰減速度快、梯次利用價(jià)值不高，但其金屬含量更高，再生利用經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)。針對(duì)兩種電池自身特點(diǎn)，開展回收時(shí)的具體路線如圖3 所示。

圖3 動(dòng)力電池回收路線

目前，梯次應(yīng)用的領(lǐng)域主要包括：充電站儲(chǔ)能[12]、通信基站[13]、備用電源[14]、家庭儲(chǔ)能[15]等，目的是對(duì)電池的剩余價(jià)值進(jìn)行挖掘和多次利用[16]，如圖4 所示。

圖4 動(dòng)力電池梯次利用目標(biāo)市場

2 國內(nèi)外動(dòng)力電池梯次利用現(xiàn)狀

2.1 國外梯次利用現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國家電池梯次利用項(xiàng)目開展較早，已有較為成熟的動(dòng)力電池梯次系統(tǒng)工程，形成了以電池制造商為主的回收體系[17]。日本采用立法和電池生產(chǎn)企業(yè)互補(bǔ)模式，政府嚴(yán)格規(guī)范廢舊電池的回收流程，從源頭出發(fā)形成“蓄電池生產(chǎn)—銷售—回收利用—再生處置”的回收利用體系[18]；美國電池回收采用生產(chǎn)者責(zé)任延伸和消費(fèi)者押金制度相結(jié)合模式，相關(guān)立法涵蓋美國聯(lián)邦、各州和地區(qū)，全面實(shí)行消費(fèi)者押金制度和附加環(huán)境稅，并要求舊動(dòng)力電池制造企業(yè)支付部分回收費(fèi)，作為再生使用的經(jīng)費(fèi)保障[19]；德國通過法律規(guī)定生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度和完備的電池回收管理體系，由生產(chǎn)商承擔(dān)主要責(zé)任，所有電池生產(chǎn)企業(yè)和進(jìn)口商均須在政府部門登記注冊(cè)，銷售商落實(shí)動(dòng)力電池回購管理機(jī)制，企業(yè)將廢舊電池交到政府部門規(guī)定的電池回收管理機(jī)構(gòu)[20]。

日本的4R Energy 公司，主要業(yè)務(wù)是將梯次利用的動(dòng)力電池用于銷售或租賃住宅和商用的儲(chǔ)能設(shè)備[18]；美國的特斯拉（Tesla）公司使用退役電池為家庭和商業(yè)系統(tǒng)提供動(dòng)能[19]；德國的柏林博世集團(tuán)、寶馬和瓦滕福公司就動(dòng)力電池回收利用展開合作，利用寶馬的ActivwE 和i3 純電動(dòng)汽車報(bào)廢的電池建造了2 MW/2 MWh 的大型光伏電站儲(chǔ)能系統(tǒng)[21]。

2.2 國內(nèi)梯次利用現(xiàn)狀

相比于發(fā)達(dá)國家，我國動(dòng)力電池梯次利用項(xiàng)目仍處于探索階段，主要以示范工程和規(guī)模企業(yè)試點(diǎn)為主，未形成完善的產(chǎn)業(yè)鏈和商業(yè)模式[22]。

河南省鄭州市建設(shè)了尖山退役電池的儲(chǔ)能示范項(xiàng)目[23]；上汽通用公司選用寶駿汽車（E100、E200）的退役動(dòng)力電池在廣西成功搭建了首個(gè)兆瓦級(jí)大型光伏風(fēng)能一體化梯次利用儲(chǔ)能電站[23]；2018 年起，中國鐵塔公司開始對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行回收利用，至2021 年使用梯次利用的動(dòng)力電池已在30 個(gè)不同省份建成約50 萬個(gè)基站，使用退役電池儲(chǔ)能容量約3 GWh[24]。

3 電池梯次利用相關(guān)政策及標(biāo)準(zhǔn)

3.1 梯次利用相關(guān)政策

目前國內(nèi)暫未出臺(tái)電池梯次利用的規(guī)范性文件，但已陸續(xù)發(fā)布了多項(xiàng)動(dòng)力電池梯次利用的政策和標(biāo)準(zhǔn)。通過調(diào)查統(tǒng)計(jì)目前相關(guān)政策出臺(tái)約50 項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)約20 項(xiàng)[25]，主要相關(guān)政策[26-27]如圖5 所示。

圖5 動(dòng)力電池回收行業(yè)政策

由圖5 可知，2017 年工信部、科技部、環(huán)保部等7 個(gè)部門發(fā)布《新能源汽車動(dòng)力蓄電池回收管理體系暫行辦法》，首次提出應(yīng)遵循優(yōu)先梯次循環(huán)后的再生原理多用途循環(huán)新能源汽車動(dòng)力電池；2019 年工信部發(fā)布的《新能源汽車廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件（2019 年本）》再次強(qiáng)調(diào)完善退役電池的梯次利用和再生利用體系；2022 年工信部等部門共同發(fā)布的《加快推動(dòng)工業(yè)資源綜和利用實(shí)施方案》中明確提出推進(jìn)電池梯次利用應(yīng)該促進(jìn)電池的上下游，聯(lián)合完善數(shù)據(jù)溯源，下一步我國仍需健全電池梯次利用政策并嚴(yán)格貫徹落實(shí)。

3.2 梯次利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

退役動(dòng)力電池梯次相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，有利于電池梯次利用市場的健康發(fā)展和良性循環(huán)，便于國家對(duì)電池梯次利用進(jìn)行大規(guī)模管理及維護(hù)廢舊電池市場秩序，部分相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[28]如表1 所示。

表1 動(dòng)力電池梯次利用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

為確保電池梯次利用的安全性，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了新能源汽車動(dòng)力電池單體、模塊、箱體的尺寸、編碼規(guī)則、編碼對(duì)象和代碼的結(jié)構(gòu)組成等，還要求測試廢舊動(dòng)力電池的余能；并提出了適用于電池回收、貯運(yùn)、梯級(jí)利用及再生利用的一般要求，涵蓋了包裝運(yùn)輸?shù)男g(shù)語及定義、分類要求、一般要求、包裝要求、運(yùn)輸要求及標(biāo)志要求。這些標(biāo)準(zhǔn)旨在倡導(dǎo)動(dòng)力電池回收利用的基本原則，推動(dòng)編碼與溯源管理，促進(jìn)電池梯次利用的可持續(xù)發(fā)展。

4 動(dòng)力電池梯次利用綜合分析

4.1 梯次利用關(guān)鍵技術(shù)分析

為了保證電池再使用階段高效、安全、環(huán)保，需要通過嚴(yán)格篩選才能進(jìn)行再加工，其中包括初檢階段、性能檢測階段、抽樣測試階段，以評(píng)估電池的能量特性和性能衰減情況[29]。

4.1.1 初檢階段

初檢階段指排除外觀破損、電池失活等明顯不合格的電池。通過電池包外觀篩選，退役電池可能存在物理性或化學(xué)性損壞，物理性損壞是指電池使用過程中受外界應(yīng)力所引起的形變或破損；化學(xué)性損壞是指電池內(nèi)部發(fā)生的一系列不可逆反應(yīng)，包括電解液的分解產(chǎn)氣、鋰枝晶生長、電極結(jié)構(gòu)坍塌等。初步篩選后仍需對(duì)電池性能進(jìn)行全面檢測，以評(píng)估電池的健康狀況和性能，確認(rèn)是否適合梯次利用。

4.1.2 性能檢測階段

性能測試階段主要通過建立模型來仿真電池工作狀態(tài)下的真實(shí)情況估算電池的電荷狀態(tài)（state of charge，SOC）和健康狀態(tài)（state of health，SOH）。其中SOC 為評(píng)估電池狀態(tài)，即剩余容量（Qr） 與標(biāo)稱容量（Qn）之間的比值[30]。

SOC 的評(píng)估方法可分為傳統(tǒng)估計(jì)方法、模型驅(qū)動(dòng)方法和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法3 類。傳統(tǒng)估計(jì)方法中安時(shí)積分法較為常用，通過對(duì)電池充放電時(shí)的電流進(jìn)行積分推算，這種方法簡單易行，但易受到充放電過程中的不確定性影響。模型驅(qū)動(dòng)方法通過建立電池的物理或數(shù)學(xué)模型，對(duì)電池的實(shí)景充放電過程進(jìn)行模擬仿真。卡爾曼濾波算法從最小誤差的角度出發(fā)具有較高的估計(jì)精度，是目前較為全面的計(jì)算方法，但需要準(zhǔn)確的電池模型和大量的參數(shù)校準(zhǔn)，對(duì)計(jì)算資源要求較高。柴建勇等[31]在初始值不確定的情況下通過卡爾曼濾波算法建立電池梯次利用的模型，有效降低了SOC 的評(píng)估誤差；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法較為經(jīng)典的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，主要利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)電池的SOC 進(jìn)行估計(jì)。通過訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將電池的輸入特征與對(duì)應(yīng)的SOC 進(jìn)行訓(xùn)練，從而實(shí)現(xiàn)SOC 的準(zhǔn)確估計(jì)，該方法能在減輕監(jiān)測設(shè)備負(fù)擔(dān)的同時(shí)保證較高的估算精度[32]。

SOH 用來評(píng)估電池壽命，內(nèi)阻測試和自放電測試是SOH 的重點(diǎn)評(píng)估部分。即電池測量容量（Caged）與額定容量（Crated）的比值[33]，公式如下：

其中內(nèi)阻測試通常采用混合脈沖法和電化學(xué)阻抗譜。混合脈沖法是一種基于電流脈沖測量的方法，通過對(duì)電池施加不同電流脈沖并測量相應(yīng)的電壓響應(yīng)，得到電池的動(dòng)態(tài)特性和內(nèi)阻參數(shù)。該方法能夠快速測量電池在不同工況下的電壓響應(yīng)來分析電池的動(dòng)態(tài)特性和內(nèi)阻變化情況，適用于快速測試電池的動(dòng)態(tài)特性和內(nèi)阻變化情況[34]；電化學(xué)阻抗譜是一種基于頻率掃描的測試方法，利用不同頻率下施加小幅交流電信號(hào)并測量電池的電壓響應(yīng)和電流響應(yīng)以獲取不同頻率下的阻抗響應(yīng)，可以評(píng)估電池的狀態(tài)和內(nèi)阻特性，適用于詳細(xì)的電化學(xué)特性分析和內(nèi)阻參數(shù)的精確測量[35]。這兩種方法都具有非破壞性的優(yōu)勢，能夠在電池正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行測試且對(duì)電池不會(huì)造成損害。

電池自放電測試主要包括直接測量法[33]、脈沖測量法[36]和等效電路法[37]。直接測量法是最簡單的自放電測試方法之一，使用電壓表或電流表直接測量電池的電壓或電流數(shù)值變化情況，計(jì)算出電池的自放電速率，其測量精度較低；脈沖測量法是在電池上施加脈沖信號(hào)，測量其響應(yīng)來評(píng)估自放電特性。采用短脈沖信號(hào)測量電池在脈沖施加后的恢復(fù)時(shí)間和電壓衰減情況，分析脈沖信號(hào)的衰減速率，得到電池的自放電速率，脈沖測量法可以提供更快的測試結(jié)果，但需要考慮脈沖對(duì)電池的干擾；等效電路法是一種基于電路模型的自放電測試方法，通過將電池的自放電過程建模為電路，采集電池在不同時(shí)間點(diǎn)的電壓或電流數(shù)據(jù)，并利用電路模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，可以提供較精確的自放電特性分析。這些方法各有優(yōu)劣，選擇合適的方法取決于測試需求和實(shí)際條件。

4.1.3 抽樣測試階段

抽樣測試是對(duì)前兩個(gè)階段篩選出的電池進(jìn)行分組，并從每個(gè)組中隨機(jī)選取樣本進(jìn)行性能測試，旨在評(píng)估電池的性能一致性。在完成電池篩選后進(jìn)入重組階段，該階段主要考慮對(duì)差異性較大的電池進(jìn)行相互匹配，根據(jù)不同應(yīng)用場景進(jìn)行容量配置[35]。

4.2 梯次利用生態(tài)環(huán)境分析

生命周期評(píng)價(jià)（Life Cycle Assessment，LCA），是從原材料采集到產(chǎn)品生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用及最終處置整個(gè)生命周期階段的一種環(huán)境管理工具。該方法通過量化評(píng)價(jià)對(duì)象相關(guān)的能源、物料消耗以及廢棄物排放來評(píng)估其造成的環(huán)境影響[38]，被廣泛應(yīng)用于橫向或縱向比較不同產(chǎn)品、技術(shù)或產(chǎn)業(yè)造成的環(huán)境影響，以達(dá)到節(jié)能減排的效果形成新的環(huán)保戰(zhàn)略。LCA 基本步驟包括目標(biāo)和范圍定義、清單分析、影響評(píng)價(jià)、結(jié)果解釋[39]，如圖6所示。

圖6 LCA 基本框架

目標(biāo)和范圍的確定主要是明確目標(biāo)產(chǎn)品、功能單位和系統(tǒng)邊界來比較相同功能單位下產(chǎn)品的環(huán)境污染。動(dòng)力電池開展LCA 研究時(shí)，研究對(duì)象可選定為電池的某一部件或整個(gè)電池包。系統(tǒng)邊界包括了從搖籃到大門，即電池原料提取階段到產(chǎn)品制造階段；從大門到大門，適用于局部的LCA 研究，僅考慮電池制造階段；從搖籃到墳?zāi)梗措姵貜纳a(chǎn)制造到最后廢棄處置的全部過程。

清單分析指生命周期內(nèi)全部單元過程數(shù)據(jù)的輸入和輸出。輸入過程包括物料、能源及自然資源消耗量，輸出包括產(chǎn)品和副產(chǎn)品、污染物及待處置廢棄物排放量，將所得數(shù)據(jù)清單在生命周期評(píng)價(jià)軟件中開展環(huán)境影響評(píng)價(jià)。

影響評(píng)價(jià)是通過分類、特征化和量化3 個(gè)步驟將清單分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為資源消耗、人類健康影響和生態(tài)影響等方面的潛在環(huán)境影響，選用適當(dāng)?shù)脑u(píng)估模型和方法，結(jié)合規(guī)范化評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)環(huán)境影響進(jìn)行分析。目前成熟的評(píng)價(jià)模型有CML、ReCiPe、IPCC、TRACI 等，這些模型可以分為兩類：中點(diǎn)法與終點(diǎn)法。中點(diǎn)法是早期觀察的環(huán)境影響，側(cè)重于單一的生態(tài)問題；終點(diǎn)法著眼于因果鏈末端的環(huán)境影響，得到的指標(biāo)以更容易理解的方式顯示更高聚合級(jí)別的環(huán)境影響，通過模型計(jì)算能夠更方便的得到環(huán)境影響結(jié)果。

結(jié)果解釋是依據(jù)目標(biāo)與范圍的界定，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，分析總結(jié)環(huán)境污染的原因并提出建議。

現(xiàn)LCA 研究已被廣泛應(yīng)用于電池梯次利用的環(huán)境可行性。Yang 等[40]通過對(duì)比初次使用的鉛酸蓄電池和退役鋰電池在通訊基站上的使用，研究了電池梯次利用的環(huán)境可行性；Ahmadi 等[41]基于安大略省的電網(wǎng)供電情況下，從電池全生命周期的角度出發(fā)研究了電池梯次利用在儲(chǔ)能領(lǐng)域的環(huán)境影響；Wang 等[42]基于不同的使用年限及回收方法，設(shè)定6 種不同場景，探究電池梯次利用不同場景下的環(huán)境表現(xiàn)；Quan 等[43]對(duì)比分析了LFP 電池和NCM 梯次利用的環(huán)境影響，以上研究結(jié)果均表明從生態(tài)環(huán)境的角度來說電池梯次利用具有一定的正向效益，能有效減少環(huán)境污染并緩解資源緊張的壓力。

4.3 梯次利用經(jīng)濟(jì)價(jià)值分析

生命周期成本（Life Cycle Cost，LCC），包括設(shè)計(jì)、制造、采購、使用、維修保養(yǎng)和廢棄處置的全部成本[44]，多用于企業(yè)對(duì)產(chǎn)品研發(fā)費(fèi)用的綜合評(píng)估，以降低后期的使用成本。純電動(dòng)汽車的LCC 不僅應(yīng)包括企業(yè)、客戶和社會(huì)實(shí)際付出，還應(yīng)包括各階段社會(huì)資源的無形損失。

在已開展的動(dòng)力電池梯次利用LCC 研究中，吳戰(zhàn)宇等[45]研究了鋰離子電池組及電芯的拆解和分選過程中各步驟所需成本；劉堅(jiān)等[46]提出未來電池梯次利用在電力系統(tǒng)儲(chǔ)能方面具有巨大潛力，并隨著技術(shù)推進(jìn)電池模組標(biāo)準(zhǔn)化，電芯故障率降低可以提升其成本優(yōu)勢；李建西等[47]對(duì)退役三元鋰電池開展了生命周期評(píng)價(jià)和生命周期成本評(píng)價(jià)，證明了電池梯次利用在生態(tài)效益上具有可行性且有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

4.4 梯次利用技術(shù)—生態(tài)—經(jīng)濟(jì)綜合分析

綜上所述，電池具有多重屬性需從多個(gè)維度對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)估。為此，應(yīng)構(gòu)建“技術(shù)—生態(tài)—經(jīng)濟(jì)”綜合評(píng)價(jià)框架，在評(píng)價(jià)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值可行性時(shí)，需基于具體應(yīng)用場景及技術(shù)性因素（如壽命、充放電倍率和深度等）以提高結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性；同時(shí)，在評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)可行性時(shí)，應(yīng)考慮生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。例如，在電池設(shè)計(jì)過程中，受生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的約束來篩選產(chǎn)品材料和制備工藝，三者間相互關(guān)聯(lián)、相互依存，形成一致耦合的關(guān)系。通過構(gòu)建電池梯次利用技術(shù)—生態(tài)—經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型能夠驗(yàn)證其安全、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)價(jià)值等方面的可行性，有助于評(píng)價(jià)退役動(dòng)力電池處理的整體可持續(xù)潛力。

5 結(jié)論及建議

在國家“雙碳”目標(biāo)下，發(fā)展新能源汽車已成為我國從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的必由之路。梳理了電池梯次利用的發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)，綜合分析了電池梯次利用時(shí)技術(shù)—生態(tài)—經(jīng)濟(jì)的重要性。研究發(fā)現(xiàn)目前我國政府部門正逐步健全電池梯次利用管理制度、引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)重視回收體系建設(shè)并鼓勵(lì)梯次利用項(xiàng)目的開展，但仍存在一些實(shí)際問題需要解決。針對(duì)退役動(dòng)力電池梯次利用檢測技術(shù)不成熟、不規(guī)范和政策不健全、溯源體系不完善等問題，現(xiàn)階段國家層面，應(yīng)健全梯次利用相關(guān)的政策和標(biāo)準(zhǔn)，加快構(gòu)建適合中國國情的動(dòng)力電池碳足跡標(biāo)準(zhǔn)體系；行業(yè)層面，加大對(duì)動(dòng)力電池高效梯次利用等關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)及推廣應(yīng)用力度，并組織動(dòng)力電池企業(yè)統(tǒng)一電池單體級(jí)別到系統(tǒng)級(jí)別的規(guī)格，完善電池管理系統(tǒng)；個(gè)人層面，強(qiáng)化群眾低碳意識(shí)，個(gè)人應(yīng)采取實(shí)際行動(dòng)宣傳節(jié)能減排知識(shí)。相關(guān)建議如下。

5.1 突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸

目前退役動(dòng)力電池檢測與篩選方面，多采用傳統(tǒng)單體電池測試和評(píng)估技術(shù)簡單平移直接應(yīng)用于模組，并且檢測過程多基于深度充放電的方法，導(dǎo)致檢測效率低。因此，未來應(yīng)聚焦模組級(jí)的檢測和分選方法研究，根據(jù)梯次電池模組不同的狀態(tài)設(shè)計(jì)更加有效的檢測和評(píng)估方法，企業(yè)應(yīng)選用電化學(xué)阻抗譜技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)結(jié)合溯源數(shù)據(jù)，以提高梯次電池利用的效率。此外，應(yīng)開展退役電池在不同工況下進(jìn)行熱濫用的“預(yù)警—防控—消防”安全監(jiān)控技術(shù)研究，以保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

5.2 借鑒國外成功經(jīng)驗(yàn)

我國梯次利用的電池企業(yè)規(guī)模較小且處于起步階段，僅靠少數(shù)資質(zhì)較高的回收企業(yè)難以消納近年來報(bào)廢量激增的退役動(dòng)力電池。小規(guī)模企業(yè)在運(yùn)輸、檢測評(píng)估、拆卸、后期維護(hù)等方面固定成本較高，常常難以盈利，應(yīng)結(jié)合我國實(shí)際情況，借鑒發(fā)達(dá)國家在電池梯次利用方面的戰(zhàn)略優(yōu)勢，形成安全穩(wěn)定的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局，鼓勵(lì)動(dòng)力電池梯次利用行業(yè)創(chuàng)新商業(yè)模式，積極推進(jìn)梯次利用與電池生產(chǎn)、拆解回收和電池材料的產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，以創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

5.3 健全行業(yè)法律法規(guī)

針對(duì)目前梯次利用各環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)和政策仍不充分、市場整體積極性較差等問題，仍需進(jìn)一步細(xì)化相關(guān)政策及標(biāo)準(zhǔn)，考慮從新能源汽車生產(chǎn)制造開始構(gòu)建回收體系，要求生產(chǎn)者對(duì)動(dòng)力電池的全生命周期各環(huán)節(jié)承擔(dān)責(zé)任，推動(dòng)電池生產(chǎn)商、使用群體及各回收部門相互協(xié)同合作。

5.4 完善溯源數(shù)據(jù)體系

我國電池梯次利用LCA 研究存在地域和時(shí)間局限性。由于現(xiàn)有的LCI 生命周期清單數(shù)據(jù)庫多來自歐美國家，國內(nèi)暫未建立完善的電池溯源數(shù)據(jù)平臺(tái)，限制了我們對(duì)電池梯次利用的準(zhǔn)確評(píng)估和分析。首先，應(yīng)通過法律規(guī)范和政策支持，促使企業(yè)按照標(biāo)準(zhǔn)化的方式收集、記錄和報(bào)告電池的生命周期數(shù)據(jù)，這樣的數(shù)據(jù)平臺(tái)將為行業(yè)提供準(zhǔn)確的電池溯源數(shù)據(jù)，為技術(shù)—生態(tài)—經(jīng)濟(jì)評(píng)估提供重要依據(jù)；其次，積極參與國際合作與交流，通過與國際組織、研究機(jī)構(gòu)和行業(yè)協(xié)會(huì)的合作，獲取更多豐富的電他生命周期數(shù)據(jù)，并與其它國家的研究成果進(jìn)行比較和驗(yàn)證，彌補(bǔ)我國電池梯次利用研究中數(shù)據(jù)的不足，提高評(píng)估的可靠性和全面性；最后，推動(dòng)生命周期評(píng)價(jià)方法的發(fā)展和應(yīng)用。通過引入新的評(píng)價(jià)指標(biāo)、改進(jìn)建模方法以及開展前瞻性研究，提高電池梯次利用的評(píng)估精度和全面性。

5.5 推動(dòng)“產(chǎn)學(xué)研用金”聯(lián)動(dòng)結(jié)合

退役動(dòng)力電池研究涉及多個(gè)領(lǐng)域和專業(yè)，應(yīng)加強(qiáng)企業(yè)與高校的合作及企業(yè)間的溝通。學(xué)校針對(duì)企業(yè)的需求，培養(yǎng)對(duì)口人才，為科技進(jìn)步提供力量支撐，同時(shí)整合多個(gè)學(xué)科的專業(yè)知識(shí)和研究成果，優(yōu)化資源配置，減少成本，提高梯次利用效率，助于制定更具經(jīng)濟(jì)可行性的退役動(dòng)力電池梯次利用方案；企業(yè)間共同投入資源和專業(yè)知識(shí)，聯(lián)合推進(jìn)項(xiàng)目研究，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)不同企業(yè)在退役動(dòng)力電池梯次利用產(chǎn)業(yè)鏈中的合作與協(xié)同，形成完整的價(jià)值鏈，推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展；此外，企業(yè)間建立信息共享平臺(tái)，通過共享行業(yè)動(dòng)態(tài)、技術(shù)、政策法規(guī)等信息，探索新的市場機(jī)制和商業(yè)模式，以促進(jìn)退役動(dòng)力電池梯次利用產(chǎn)業(yè)的商業(yè)可行性和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性，助力實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。

5.6 加大電池回收宣傳

從源頭規(guī)范引導(dǎo)上游企業(yè)統(tǒng)一電池單體級(jí)別到系統(tǒng)級(jí)別的規(guī)格，完善電池管理系統(tǒng)，進(jìn)而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)，鼓勵(lì)新能源車企與消費(fèi)者簽署退役電池回收管理相關(guān)協(xié)議，通過法律文件保證電池的有效回收，為產(chǎn)業(yè)鏈中的企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)。此外，與相關(guān)機(jī)構(gòu)、社區(qū)組織或電池生產(chǎn)商建立合作伙伴關(guān)系，可以提高資源的回收再利用率，減少資源浪費(fèi)，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來更多機(jī)遇和利益。