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鍵技術的發(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鍵技術發(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，關于退役動力電池剩余容量梯次利用的技術研究比較滯后，目前尚缺乏足夠的實踐驗證。退役動力電池的重復利用主要包括失效處理、外結構拆解、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還處于起步階段，有待大規(guī)模和更深層次的應用。

2.退役動力電池剩余容量梯次利用技術發(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測分析，這無形中增加了退役動力電池重復利用的成本。同時退役動力電池的梯次利用技術關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用在低速電動車、基站備用電源、AGV小車等應用場景，很少在電網(wǎng)級別的大型應用場景中出現(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 梯次利用技術成本高，缺乏安全性

制約新能源汽車電池重復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，且需要較高的技術成本。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)過復雜的重組后，新型電池逐漸占領市場，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，即結合退役動力電池實際情況來合理選擇應用場景，例如經(jīng)過檢測退役動力電池剩余容量較小，就應該應用在小型用電設備上；反之可以用于稍大的用電設備上。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用場景，使得退役動力電池應用于不合理的場景中，輕則難以供應足夠的電量來維持設備正常工作，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，且具有很多不可測因素，所以，如果缺乏相應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的研發(fā)

我國科研機構、電池生產(chǎn)企業(yè)、新能源汽車企業(yè)應該加強對退役動力電池剩余容量梯次利用的技術研發(fā)。首先要提高退役動力電池剩余容量的檢測技術，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利用專門的技術來檢測電池內(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)和科研機構會停止對該技術的研發(fā)。一方面，國家可以出臺資金補貼政策，先給予相關企業(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專業(yè)技術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)在設備要求、成本控制和售后服務等方面都存在一些問題，有關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)相關要求

4.結語

我國新能源汽車電池退役后的重復利用由于技術水平限制，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和相關企業(yè)提供資金和技術支持，加大剩余容量檢測技術和安全評估技術研發(fā)，制定退役動力電池使用規(guī)范和相關法律法規(guī)并加強監(jiān)管。只有國家、企業(yè)和科研機構加大對退役動力電池剩余容量梯次利用技術的重視與研發(fā)，才能促進退役電池的梯次利用穩(wěn)定發(fā)展。