北汽新能源與奔馳能源公司攜手建立動力鋰離子電池梯次利用儲能單元,南方電網與比克電池儲能項目投入運營……最近,新能源汽車行業曝出的兩則消息,讓業界的目光再次投向動力鋰離子電池回收利用范疇。

我國自2009年大力推廣新能源汽車以來,其產銷量不斷攀升。動力鋰離子電池的使用壽命約為3～5年。這也意味著,最早進入市場的部分動力鋰離子電池會在2018～2025年陸續退役。

日前,我國電池聯盟聯合北京綠色智匯能源技術研究院公布《動力鋰離子電池回收利用行業報告》(以下簡稱“《報告》”)稱,預計2020年累計退役的動力鋰離子電池將超過23萬噸(21GWh)。在新能源汽車經歷長達十年的推廣期后,動力鋰離子電池進入了規模化退役階段。要怎么樣做好動力鋰離子電池的回收利用,成為全行業甚至全社會共同關注的問題。也正因如此,動力鋰離子電池作為儲能單元進行梯次利用成為相關方面的探索路徑之一。

尋求技術和模式沖破

深圳市雄韜電源科技股份有限公司研發中心副總監高鵬然向記者表示,當動力鋰離子電池容量衰減至額定容量80%以下時,將難以滿足電動汽車動力需求,筆直報廢帶來的經濟價值有限,同時也會對環境造成一定程度的污染,梯次利用是動力鋰離子電池發揮“余熱”的有效途徑。

《報告》顯示,2020年,我國動力鋰離子電池回收利用市場規模將達約65億元,其中梯次利用市場規模41億元左右;2023年,市場規模合計將達150億元,其中梯次利用約為57億元。“從理論上說,退役動力鋰離子電池依據容量的差異,可持續用于儲能、基站供電及路燈、低速電動汽車等方向。目前來看,用于基站供電最為適宜。我國目前擁有300多萬座通信基站,這樣龐大的容量為退役動力鋰離子電池發揮‘余熱’供應了市場空間。”北京智中儲能科技有限公司總經理杜宏接受記者采訪時如是說。

無論從環境保護,還是節約資源,抑或有利可圖的角度考慮,動力鋰離子電池梯次利用已吸引不少新能源汽車制造商、動力鋰離子電池供應商、大型通信基礎設施綜合服務公司等相關方的參與。

據媒體報道,今年三月,江蘇南京江北儲能電站破土動工,這是我國首個也是全球最大規模的動力鋰離子電池梯次利用電網側儲能電站。此次儲能站工程共利用“舊電池”總容量為7.5萬kWh,包括磷酸鐵鋰離子電池4.5萬kWh,鉛酸蓄電池3萬kWh。此外,該項目還建設了鋰離子電池儲能電站,容量達19.36萬kWh,梯次利用和鋰電規模均為國內之最。江北儲能電站后續將探索采用變電站+儲能站+光伏充電站+數據中心的方式建設運營,以此實現能源、數據的融合共享。

同月,奇瑞控股集團旗下安徽瑞賽克再生資源技術股份有限公司與上海電力大學環境與化學工程學院聯合開發“動力蓄電池梯次利用異構兼容儲能電站”項目,并官宣成功破解了不同品牌、不同老化程度、不同結構動力鋰離子電池兼容使用等技術瓶頸。據了解,該項目擁有三大技術創新點:一是通過異構兼容進行功率均衡控制,可實現5種不同電池類型、不同成組結構、不同時期退役動力鋰離子電池的兼容利用;二是專用“橋接管理器”可讓篩選后的退役動力鋰離子電池組筆直利用;三是創新回收電池快速測試的辦法,實現了退役動力鋰離子電池的快速分選。

梯次利用仍存爭議

本月,南方電網綜合能源服務公司和深圳市比克動力鋰離子電池有限公司合作,共同建成的2.15MW/7.27MWh梯次電池儲能項目成功投入運營,這是國內首個成功落地的電池整包梯次利用儲能項目。該項目緊要利用b品電池或電動汽車退役電池,在用戶側實現了磷酸鐵鋰和三元電池并用儲能,用于工商業園區用電負荷的削峰填谷和供應電力輔助服務運營期限為15年。比克電池相關負責人表示,該項目國內首個電池整包梯次利用項目,將為動力鋰離子電池梯次利用和電化學儲能研究供應實際的項目相關經驗。

值得一提的是,比克電池儲能項目不僅使用十分成熟的磷酸鐵鋰離子電池,還將三元電池納入梯次利用的范圍之內。針對磷酸鐵鋰和三元電池的選用問題,比克電池儲能事業部總經理向超耀表示,雖然三元電池的能力密度有優點,但儲能對能力密度的要求不高。而磷酸鐵鋰離子電池成本較低,循環壽命比較高,因此儲能產品多以磷酸鐵鋰體系為主。不過,據他解析,雖然三元電池循環壽命相對較短,但憑借密度大、能量足的優點,其在梯次利用中的價值比磷酸鐵鋰要高。

比克電池方面認為,應當依據不同的使用場景,選擇不同的動力鋰離子電池回收利用處理方法。磷酸鐵鋰和三元電池混用,有利于推動行業進一步充足挖潛動力鋰離子電池的剩余價值,尤其是即將大規模退役的三元電池,因此具有緊要意義,可很大程度上處理將來3～5年或5～8年很急迫的社會問題。數據顯示,2016年以來超過80%的新能源乘用車都搭載三元電池,這也意味著2020年以后三元電池的報廢量將分明上升。

“三元電池安全性不好保證,梯次利用作為儲能使用面對一定的困難。”杜宏表示,比克電池選用三元電池做儲能,在整個行業內是一種沖破,也在一定程度上代表了新動向。

“目前新能源乘用車緊要配裝三元電池,但其退役后是不是適合儲能方向?我認為,現階段技術還不夠成熟,倘若系統設計不足或超期服役的話,將帶來非常多的安全隱患。”動力鋰離子電池行業專家吳銘(化名)認為,三元電池在儲能系統中,僅僅用作“削峰填谷”,只能持續使用兩年,經濟上并不劃算。同時,從回收到運輸再進行測試,再做成儲能系統的隱形成本非常高。

探索步伐越邁越快

在動力鋰離子電池梯次利用范疇不乏新動向,當然也仍存爭議。寧德時代副董事長兼首席戰略官黃世霖此前曾在一個行業會議上明確表示:“動力鋰離子電池的梯次利用儲能是一個偽命題。”

黃世霖認為,由于梯次利用電池基礎數據的積累還遠遠不夠,在生命末端究竟會發生什么情況至今不可預知,而完成一些關鍵問題的分解,還要幾年的時間。他還表示,業界對動力鋰離子電池和儲能電池的認識存在誤區,將來儲能電池系統的要求并不比動力鋰離子電池的低,隨著動力鋰離子電池能量密度不斷提高,循環壽命會變短,將更加不適合進行梯次利用。

杜宏告訴記者,動力鋰離子電池進行梯次利用的難度非常大,在儲能項目中的推廣一直不順利。由于系統復雜性高、拆解不便、一致性差、品質不高、回收拆解成本高、經濟性欠佳等問題,動力鋰離子電池梯次利用的發展面對艱辛挑戰。

吳銘則認為,早期動力鋰離子電池使用信息不完善,一般難以判斷其健康狀態、適用場景,后期維護管理難度不小。他說:“不同公司的電池型號不一,電池組工藝不同,回收以后要拆解成單個電池體后再測試,之后在經過重裝的過程,其實非常復雜,費力不討好。將來隨著動力鋰離子電池技術提升,規模化帶來的成本效應將顯現,對退役動力鋰離子電池進行梯次利用,不如采購新型電池。”

即便業界對動力鋰離子電池梯次利用持有“異見”,但在政策的支持和鼓勵下,光伏、分布式能源、電力設備、動力鋰離子電池、電動汽車公司等紛紛開拓儲能市場。七月三十日,四川省新能源汽車動力鋰離子電池回收利用產業聯盟成立大會在成都市召開。該聯盟由我國鐵塔公司四川分公司和長虹集團牽頭籌建,目前已征集省內外96家從事新能源汽車加工、動力鋰離子電池加工、新能源汽車運營維保、回收拆解、梯次利用、再生利用的公司和相關科研院校、政府機構、園區等單位的支持。今年上半年,四川省經濟和信息化廳、省科學技術廳等9部門聯合出臺的《四川省新能源汽車動力蓄電池回收利用試點工作方法》提出,到2020年,全省新能源汽車動力鋰離子電池梯次利用產業產值力爭達到5億元,材料回收利用產業的產值達到30億元。

巧合的是,四川省新能源汽車動力鋰離子電池回收利用產業聯盟成立當日,湖南省新能源汽車動力蓄電池回收利用產業聯盟在長沙成立。該聯盟則是由長沙礦冶研究院有限責任公司、鐵塔能源有限公司湖南省分公司、中車時代電動汽車股份有限公司三家單位共同發起成立。