鉅大LARGE | 點擊量：1809次 | 2021年11月08日
動力鋰電池梯次利用技術：難點及解決方法
從技術角度來看，梯次利用技術的核心要求是保證目標產品的品質和安全。具體而言，一是來料的品質安全控制，二是目標產品的生產過程控制，還有目標產品的控制和設計。
如何控制退役電池的品質和安全？我認為，首先要建立大數據追溯系統平臺。該平臺包括三套系統，分別是電芯研發生產數據系統、電池包研發生產數據系統、電池包車載運行監控數據系統。三套系統對退役電池進行系統分析，以此獲得能否進入梯次利用市場的大數據，數據包括設計信息、性能數據安全、來料檢測等。
電芯研發生產數據系統包括初步檢測數據和深層過程控制數據。在初步檢測數據方面，每一個電芯都有唯一代碼，通過代碼可以找到初始的設計信息和生產信息。模組信息包括所有的梯次列表，從這里能夠查出電芯在裝配過程中具備什么參數。
與此同時，電池包車載運行監控數據系統也至關重要，監控電池包在實際使用過程中的數據及運行狀態。這些數據，除了幫助電池公司做好監控預警之外，對公司能否開展梯次利用業務非常有意義。
除了建立三套系統之外，有關梯次利用技術來講，還有檢測技術要求。寧德時代針對退役電池包進行健康指數評價，包括電芯評估、電池包電性能檢測、電池包的可靠性檢測、電池包/模組外觀檢測。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
通常情況下，電芯的性能評估分為壽命評估、安全性評估和可靠性評估，包括電池包的可靠性、電池包連接件可靠性以及管理系統硬件的可靠性等。電池包電性能檢測能夠排除安全隱患。此外，直流內阻的變化、電壓差的變化以及電池包外形的變化等，都在健康指數的評估內容中。其中，從電池包的外形來看，在車載過程中難免會發生意外，比如車禍、內澇，都會引起一系列外部構件的變化，因此電池包外形變化也要評估。
有關新的檢測技術來說，重要是排除安全隱患。從電池角度來看，電池處于什么狀態最危險，如何在不要打開電池的情況下檢測是否出現鋰枝晶的沉積？寧德時代開發了一項檢測技術，通過對電池的負反應來判定它是否出現了鋰枝晶的沉積。假如電池包退役后，公司無法判斷電池是否經歷了惡劣環境，或者在某充電情況下已經超出可承受的范圍，這時就有可能把安全隱患留給下一階段。所以，這項檢測技術首先要確保安全隱患不會遺留到下一階段。
值得注意的是，包括塑膠件、正負極保護蓋、模組機械連接件、線束隔離板、絕緣膜等都要評估。這些零部件假如不進行評估，那么它們經歷了環境沖擊、車載振動等情況，則將帶來不可預測的結果。所以，在篩選梯次利用產品時，公司要格外謹慎。
當前，磷酸鐵鋰離子電池在市場上的應用量較大，并且率先退役的電池也是磷酸鐵鋰離子電池。寧德時代已經分別在25℃、45℃、60℃的溫度下進行實驗，測試電池的使用壽命。
經過實驗測試，在常溫下，電池使用至80%，利用頻次為2800~3000次左右，最大限度可達到5000~6000次；溫度在45℃的情況下，一般來說，電池處于45℃時，達到循環利用要求的條件為1500次；60℃的高溫情況下，也可以再次使用達到1000次。
按照這三類工況，目前電池從車載上退役后可使用至少五年以上。從這一點來看，寧德時代的電池在一致性和使用壽命方面擁有競爭優勢。
我國正處于電池梯次利用的起步階段，技術難點還有重組技術、壽命預測和離散整合技術等。壽命預測是整個梯次利用產品技術的關鍵點，假如不掌握產品的使用壽命，試問如何為客戶供應質量保證呢？所以從電池公司的角度出發，攻克壽命預測技術是梯次利用項目的重中之重。
當然，壽命預測技術之所以難，是由于很多關鍵技術集中體現，如衰減機理、檢測、消耗量等。
還有一個難點，在不同的情況、不同的地區環境和工況下，電池的消耗速率并不相同，同一時間退役的一批電池，將出現不同的衰減速率，而將分布不均勻的電池重新應用于一個產品中，有關整個行業來講，這是一個難點。離散整合技術的關鍵點就是在管理系統里如何讓系統更加有效地應用剩余的能量，目前業內都在集中力量攻克這個難點，重點解決不同的離散程度的電池包如何在一個系統里高效運行。
就目前而言，科研機構首先解決技術關，公司要考慮實際應用，所以建議產學研結合。這樣才能把高校的研究成果轉換成實際的應用技術。從離散整合技術的本質來說，關鍵在退役后的電芯直流內阻的變化，因此如何控制直流內阻的變化，能夠有效降低離散整合的成本。
從公司整體而言，目前正在嘗試一些示范項目。在電池材料回收方面，寧德時代與具備材料回收資質的公司合作。從操作流程來講，重要包括電池包分類、拆解及材料回收三步驟。
目前，針對材料回收的拆解環境、運輸條件，公司都在制定標準，今年可推出材料回收和包裝運輸的標準，計劃在2017年推行一系列梯次利用標準。
具體而言，電池拆解是通過破碎變成電極粉，再將相關金屬進行回收；材料回收重要是通過電極粉、經過酸堿、萃取，然后變成三元材料，最終呈現的產物是硫酸鎳、硫酸錳、硫酸鈷等。對此，確保回收過程也是環保回收是衡量梯次利用的一個重要標準，因此過程監控顯得非常重要。
基于此，國家對場地、拆解環境、拆解設備、拆解人員做出相應的要求，公司在制定標準時也涉及到設備、人員資質、拆解環境、油水分離等問題。總而言之，材料回收在保證環保的同時，要達到較高的回收率。
最后，電池材料回收是通過“物理+化學”的方法，整車公司無須過多考慮后端處理的問題。
我認為，整車公司暫存電池并不是長久的解決方法，梯次利用技術成熟以后，包括電池失效后失去使用新性能和價值，部分公司已經探索出相應的、可盈利的商業模式。目前，寧德時代已與邦普集團聯合形成了完整的綠色制造產業的循環經濟。
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