手机扫码看新闻

本研究以退役锂离子动力电池梯次利用的细分应用场景需求为导向，以我国新能源汽车推广应用历程为基础，结合政策、技术、产业与市场发展的实际，阐述了梯次利用关键环节的安全问题及其应对策略。介绍了退役动力电池梯次利用模式，总结了不同正极材料动力电池报废与梯次利用现状及趋势，指出了面临的挑战与机遇，分析了动力锂离子电池在生产和车用环节的安全隐患，以及退役后在四种不同应用场景下进行梯次利用的安全需求与风险，研究了与动力电池类型、车载应用安全基础等优化匹配的梯次利用安全策略框架，并提出了创新动力电池开发设计模式、发展梯次利用关键技术、加快商业模式创新、加速培育梯次利用市场等综合策略。

退役车用动力电池梯次利用是我国实施新能源汽车强国战略的重要任务，也是实现电池全生命周期价值最大化的主要途径。安全性和经济性是梯次利用的两大关键性挑战，其中安全性是前提和根本。为确保续航能力与运行安全，动力电池当容量衰减至额定容量80%时，通常需要从车上退役[1]。预计到2029年，全球新能源汽车每年将约有108 GW·h(3百万个电池包)动力电池退役[2]。按照新能源商用车(含客车和专用车)电池平均3年、乘用车电池平均5年的最佳在役时间计算[3]，2018年开始，我国动力电池进入规模化退役期。2015年末至今，我国连续位居全球新能源汽车第一产销大国，当前动力电池退役后的安全、高效处置，将迎来空前的市场机遇，同时也面临巨大的风险挑战。对此，我国高度重视，早在2012年国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划》就对动力电池回收利用做出了部署，近年来又密集出台了从指导意见到具体实施的多项政策。2018年初，我国工业与信息化部等七部委联合发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》8月1日起实施，强调以"推进资源综合利用、保护环境和人体健康，保障安全，促进新能源汽车行业持续健康发展"等为目标，对退役动力电池先进行梯次利用，再进行资源化回收利用。

从我国形势和最新政策要求以及大量研究[5]结果看，梯次利用在当前和今后一段时期，比直接拆解、回收利用材料等资源，更具市场和环保价值，是电池回收利用的主要方向。但从产业实践看，我国动力电池梯次利用起步较晚，推进也较慢。2014年起，我国开始布局开展动力电池梯次利用示范研究项目。2016年，我国梯次利用电池量不到0.15万吨[6];在2017年报废的约8万吨动力电池中，只有不到5%进入梯次利用环节[7]。从研究进展看，目前关于废旧电池拆解回收及其安全性问题已有较多研究[]，而对于退役电池梯次利用的研究不多，且主要集中在电池单体性能研究[11]、储能示范应 用[]、经济性研究[15]、电池健康特征参数提取[16]，或某一技术方案[17]等，对安全性问题的研究较少;基于新能源汽车应用的复杂性，充分结合梯次利用商业化应用需求的针对性研究更少。为此，本研究以退役动力锂离子电池的梯次利用的安全性为重点，与2017年底以来已快速呈现的多元化、市场化梯次利用场景需求为导向，结合对电池退役前和退役后两条生命线的安全风险分析，提出了具有现实指导意义的梯次利用安全综合策略，以期促进我国梯次利用从示范应用加快向规模化、商业化转型。

1 我国退役动力电池梯次利用的背景

退役动力电池梯次利用，一般指在新能源乘用车上使用5年或在商用车上使用3年，由于电池组整体容量不足额定容量的80%，无法满足动力电池性能要求而从新能源汽车上退役的电池，经过拆解和"适配再造"，继续应用于性能要求低于新能源汽车的其它领域;继续使用到容量低于40%以后，再进入报废拆解和材料回收等资源化再利用环节。由于梯次利用的技术趋势，已从初期拆解为单体，发展到对整个模组的应用[18]，本研究以拆解到电池模组级的"再造"利用为重点。退役动力电池利用的主要流程如图1所示。

图1 退役动力电池利用流程示意图

退役的动力电池仍具有高能量密度，属于高能量载体，安全性是梯次利用中首要考虑和解决的问题[19]。电池梯次利用的安全性问题贯穿电池退役前后的生命周期，首先要结合我国新能源汽车的发展历程与趋势，深刻理解我国电池梯次利用的形势与特点。

1.1 退役动力电池梯次利用的形势

文章来源：《中国资源综合利用》 网址: http://www.zgzyzhly.cn/zonghexinwen/2020/0821/542.html