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动力电池标准化对动力电池回收影响
2016-10-14 09:04:00
关键词:动力电池应用国际峰会动力电池

图为中国汽车技术研究中心刘仕强博士做主题演讲


  为了帮助企业客观分析2016年动力电池行业运行情况,正确把握行业发展趋势,加大动力及储能电池的开发应用,由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网联合主办,双登集团股份有限公司、壹能(北京)网络科技有限公司共同承办的“2016年第五届中国电池市场年会暨2016年第一届动力电池应用国际峰会、2016年第二届中国电池行业智能制造研讨会”于11月14日在北京拉开帷幕。本次年会聚集了来自政府主管部门领导、知名科研机构专家、新能源汽车动力电池产业链上中下游的企业家、投资机构代表以及媒体记者等500多人参会。

  在本次会议上,中国汽车技术研究中心新能源汽车实验室高级项目经理刘仕强博士做了题为《动力电池标准化对动力电池回收影响》的专题报告,以下是根据速记整理的内容,未经本人审核,仅供参考。

  刘仕强:我们主要题目就是“基于全生命周期监测的动力电池循环利用模式”。这个报告主要分为几个部分,其中就是驱动因素、法律政策、规范条件,大概七个部分。

  第一个驱动因素,主要来自于资源跟环境,资源,我们2015年的时候整个国内大量销量37.9万辆的新能源车,“十二五”期间圆满完成了50万的指标,通过计划到2020年销量将达到200万辆,整个保有量应该会超过500万辆,形势很好,但是后边的事情也很严峻,这么多新能源车,随着出现的就是大量的报废电池出现,能够有多少呢?预计2020年会有超过34万吨的废旧电池,这些废旧电池如何处理?将是整个社会面临的一个很重要的问题。这些废旧电池也会带来三个比较严重的因素,第一,资源。我们知道虽然咱们国家号称地大物博,但实际上我们还是应该比较清醒的认识到,在资源方面我们还是比较匮乏的。第二,动力电池对环境的污染,因为它的电解液、因为里面的一些重金属,对环境都会造成一定的污染。第三,电池的搁置,平时储存过程中,都会有安全性,我们希望电池淘汰下来或者在车上用的过程中,不要对环境、对社会造成安全问题。所以从这几方面讨论,电池从车上淘汰下来必须要先利用然后再回收。

  第二点,成本。这个成本的压力应该是制约整个新能源车大面积推广的一个比较重要的因素。大家应该都比较清楚,现在电动汽车电池系统应该占了新能源车比较大的比重。实际上电池容量衰减到80%的时候基本上应该从车上淘汰下来了,然后能量衰减到80%,在整个实际的全生命周期中只占大概不到40%,就是说如果你从80%直接进入到回收,我去回收原材料,相当于接近60%的能量浪费掉了。什么意思呢?打个比方说,现在电池是2元/Wh,咱们的车只用了8毛钱,剩下还有1.2元当废品扔了。现实的情况是,你这1.2元不光扔掉,而且还要再给回收钱点钱他才帮你回收。所以我们提出来,从车上淘汰下来之后,应该先进行梯次利用,我们要把电池剩余的价值榨干,让它的全生命周期的使用寿命延长,把它的使命成本进一步的降低。

  从节约资源到保护环境、到消除安全隐患这三个角度出发,我们觉得动力蓄电池的循环利用这是一个势在必行的事情。还有一点,我们做新能源车,我们做纯电动车,这是一个节能环保的好事情,我们也不希望再过10年、20年或者更长远一点,我们甚至是我们自己的子孙后代周围让一堆废旧的电动车或者一堆电池环绕着,一个是不安全,另外一个,整天闻电解液的味道也很难受。所以国家现在在法律政策这块都有比较多的文件来支持这个工作,一个就是法律方面,像《环境保护法》、《清洁生产促进法》、《固体废物污染环境防治法》、《循环经济促进法》,都会这方面有要求。另外像一些重要的文件,《节能与新能源汽车产业发展规划》,还有《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》,对废旧电池回收和管理体系都有明确的要求。还有政策方面,《汽车产品回收利用技术政策》,包括《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》,也对管理范围、责任主体和其他一些方向性的要求。除了这些现在还有一些规范管理条件,工信部在去年3月份发的《汽车动力蓄电池行业规范条件》第6条,就是售后服务能力,对电池系统的企业有一个明确的要求,要求系统的企业必须有一个明确的回收渠道,来对自己的产品进行回收。此外,今年的2月份,新能源汽车废旧动力蓄电池综合行业规范条件,这里边也有比较明确的要求,像对梯次利用、资源再生利用、原材料的能量回收利用,都有一些要求。除了这个之外,现在正在研究编制的是《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法》,这个《暂行办法》最基本的原则就是,落实生产者责任延伸制度,而且是坚持这个产品全生命周期。同时,在这块工作当中,已经启动了动力蓄电池产品的编码制度,我们希望通过这个编码制度为动力蓄电池建立一个身份证,他是一个具有惟一性的,而且能够伴随这个电池从生到死全生命周期的一个相当于指标,能够保障蓄电池的产品它的来源可查、去向可追,而且能够对各个节点进行把控。这个《暂行办法》还鼓励产学研的一些合作,并且推动动力蓄电池回收利用模式的一些创新,后续也会建立一些相应的激励机制。

  标准,现在车用动力电池回收利用这个大系列的标准,这个标准里边得有接近20项标准,现在有2项标准拆解规范跟云能检测进入了报批阶段,今年大概7月份的时候已经启动了4项标准的起草计划,同时今年年初已经将有几项标准列入计划,还有一些标准列入意见,预计今年年初有一些能够进一步发布。

  说了这么多,我们一个很严峻的现实,为什么呢?动力蓄电池梯次利用方面,不管是国外还是国内,现在依旧处于一个研究示范运行的阶段,像三菱公司他们参与的日本跟法国合作的一个储能系统的示范工程,他们就是用三菱包括标致雪铁龙的一些新能源车的蓄电池进行了小范围的储能。美国的能源不他们支持了美国NREL实验室,他们专门针对PHEV/EV动力电池二次利用做了研究。但是这些研究目前还是处于一个发展中,实验室层面的模拟运行或者小范围的储能基站的运行这样的阶段。同时国家电网《电动汽车动力电池梯次利用技术研究与示范》,三家单位承担这个工作,在北京这边建立了一个汽车动力电池系统梯次利用与回收示范县,河南那边是有一个混合微电网系统,在江西电科院建立了一个百KWh的风光储示范运行。我们参与到这个项目中来,主要做了电池的寿命评估、不同使用阶段的性能分析跟表征的一些研究。

  最主要的,现在阻止或者影响它梯次利用一个大规模推广和产业化运行的比较多的因素,我们觉得主要有几点,一个是,市场机制不健全,政策法规不完善。还有缺乏历史数据,我不知道这个电池之前是怎么用的,用的好不好。还有一点,后面这个利用场景是不确定的,我这个电池淘汰下来之后用在哪儿我不知道。对电池进行拆解,一是成本太高,二是风险太高,因为你拆解过程中会涉及到很多安全隐患。还有一个比较重要的是,新电池都不可能完全安全的东西,电池已经老化后,它的安全隐患是一个什么状态。我们针对这几个主要因素或者说屏障有一个解决方案。历史数据,我们会建立一个运行数据库,电池模块的标准不统一,这涉及到拆解的过程,这块就会专门对电池模块进行规格的标准化。性能跟寿命的不确定,我们第一,会分析它的历史数据,同时还会对它的健康状况进行评估。另外,电池老化后的安全性,一个会有一个监控系统,对他进行实时的安全隐患的排查,对它运行的保障。还有一点,我们还会对老化后的电池安全性进行研究,确认老化后的安全性是什么状态。

  我们需要将这些解决方案串起来,孤零零的列在这儿是没有什么用的,我们提出这样一个路线,动力电池全生命周期监测和循环利用,主要就是从生产、使用、监控、评价到再集成、到回收利用各个层级。其中监控系统是它的一个基础,这个监控系统相当于是,我们要在这个监控系统里边建立一个数据库,这个数据库首先要依赖于现在正在制定的汽车动力电池编码标准,这个数据库中所有的数据都是具有惟一性的,而且是实时上传的。除了这一步之外,只有数据不分析或者说不对它进行判定的话是没有意义的,所以必须要进行第二步工作,就是电池健康状态的评级,电池状态评级是是整个过程中一个最核心的东西,我们要根据监控系统中采集到的数据,它的数据库,对电池现在运行什么状态,对它进行一个判定,同时,我们还要结合后续的再利用的场景,包括状态比较好,我可以利用到稍微好一点的领域,包括电网储能或者是分布式储能的系统中。如果你的状态不好,我是不是就可以直接运行到家庭储能,或者一些比较低要求的地方。还有一种,我根据参数的一些分析,发现你现在确实就是不行了,寿命必须终止,才要直接进入到最后的材料回收。

  这个过程我们就不光会考量你在车上怎么使用,而且也不光是监控车上的具体参数,是会监控整个电池全生命周期所有的运行,这样的话这个过程,不管你要运用哪个场景当中去,你在前一个场景的所有使用状态,所有的运行参数都是一个可追溯的、可查的。在他的监控状态评级完之后,就要进行到后续的再重组,再重组方面相对而言还是比较简单,我们建议还是做大模块级别,为什么呢?如果将模块再拆借成电芯,第一,它的成本是很高的,第二,它具有很大的风险。因为我们之前做过相应的工作,把模块拆成电芯,然后对电芯进行测试,但是发现拆的过程中火花四射,安全隐患很大。所以我们建议,在模块这个层级来进行再组合、再利用。为了进一步推动这个工作,现在在模块标准化工作也已经开始启动了。

  还有一点,可能现在行业里边有一些企业还有一种模式,它的电芯比较容易拆,而且电芯拆完之后还可以通过一些注液孔,往里面添加二次的电解液,相当于让电池有了一个全新的生命,重新注射电解液的这些电池可以用到像电动自行车或者是其他的一些领域当中,这个也是一种比较新的模式,是值得探讨的。

  现在动力电池梯次利用还是比较困难的事情,因为这是需要多个领域、多各行业的事情,既包括电芯的生产,也包括在车辆端的使用,同时会涉及到像电网储能,包括基站的备电,包括家庭储能、低速电动车、电动自行车等很多领域,这就需要不同的行业、不同的领域在政策、标准各个方面大家互相配合,争取把这个事情共同的来做好。我们也希望,经过3—5年的时间,我们能够通过跨行业的这种多方面的合作,来形成可以复制的动力电池一个再利用的常态式闭环的模式,所以我们现在已经牵头国内在整车厂、电池厂,包括动力电池回收厂、材料厂,也包括做前端技术研究的高校,我们成立了一个车用动力电池梯次利用循环技术联盟,我们联盟预计是本周五会在天津开启动会,随后我们也会向大家汇报进一步的工作,也希望大家给予更多的关注。谢谢!


作者: 刘仕强      稿件来源: 电池中国网
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