解析新能源車(chē)廢舊電池梯次利用進(jìn)展順利
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-30 12:40
點(diǎn)擊量：次
新能源車(chē)的廢舊電池如果處理不當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生二次污染，這將有悖于環(huán)境友好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展初衷。
“綠水青山就是金山銀山”，近年來(lái)，我國(guó)在新能源車(chē)廢舊電池梯次利用上取得了可喜進(jìn)展，為相關(guān)問(wèn)題的解決提供了有力實(shí)踐。
廢舊電池處理問(wèn)題亟待解決
梯次利用是指某一個(gè)已經(jīng)使用過(guò)的產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到原生設(shè)計(jì)壽命，再通過(guò)其他方法使其全部或部分恢復(fù)繼續(xù)使用的過(guò)程。簡(jiǎn)而言之，新能源汽車(chē)產(chǎn)生的廢舊蓄電池，經(jīng)回收后仍可被其他行業(yè)所利用，這就是電池的梯次利用。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前我國(guó)新能源汽車(chē)?yán)塾?jì)產(chǎn)量已超280萬(wàn)輛。動(dòng)力電池的使用年限一般為5年至8年，有效壽命則為4年至6年，這意味著第一批投入市場(chǎng)的新能源車(chē)動(dòng)力電池即將淘汰。據(jù)中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心測(cè)算，2018年至2020年，全國(guó)累計(jì)報(bào)廢動(dòng)力電池將達(dá)12萬(wàn)噸至20萬(wàn)噸，2025年預(yù)計(jì)達(dá)到35萬(wàn)噸。廢舊電池處理已成為當(dāng)務(wù)之急。
從安全層面來(lái)看，廢舊動(dòng)力蓄電池處置不當(dāng)存在一定安全隱患。一是觸電隱患。新能源汽車(chē)的動(dòng)力蓄電池額定電壓較高，人員在缺乏防護(hù)措施情況下接觸易造成觸電事故。二是燃爆隱患。電池在出現(xiàn)內(nèi)部或外部短路情況下，正負(fù)極會(huì)產(chǎn)生大電流導(dǎo)致高熱，引起正負(fù)極燃燒。三是腐蝕隱患。電解液為有機(jī)易揮發(fā)性液體，與空氣中水分反應(yīng)產(chǎn)生白色有腐蝕性和刺激性的氟化氫煙霧。
從環(huán)境層面來(lái)看，廢舊電池對(duì)生態(tài)環(huán)境和人身健康均有威脅。一是重金屬污染。電池正極材料中含鎳、鈷等重金屬，不經(jīng)專(zhuān)業(yè)回收處理會(huì)造成重金屬污染。二是電解液污染。電解液溶質(zhì)LiPF6屬有毒物質(zhì)且易潮解，會(huì)造成氟污染。
從資源層面來(lái)看，鎳氫、鋰離子動(dòng)力蓄電池因正極材料不同，分別含有鋰、鎳及稀土等金屬，動(dòng)力蓄電池產(chǎn)業(yè)對(duì)于鋰、鎳等資源需求旺盛。這些資源如未有效回收利用，將直接造成資源的極大浪費(fèi)。
廢舊電池梯次利用成果喜人
通常動(dòng)力蓄電池容量衰減至80%以下時(shí)，將不能完全滿(mǎn)足汽車(chē)動(dòng)力需求，但可梯次利用于其他領(lǐng)域。當(dāng)前動(dòng)力蓄電池退役量較少，梯次利用大部分處于試驗(yàn)示范階段，主要集中在備電、儲(chǔ)能等領(lǐng)域。
中國(guó)鐵塔公司在梯次利用方面起到很好的示范作用。自2018年起，鐵塔公司停止采購(gòu)鉛酸電池，大力推廣鋰電池梯次利用，已在全國(guó)31個(gè)省市約12萬(wàn)個(gè)基站使用梯次電池約1.5GWh，替代鉛酸電池約4.5萬(wàn)噸，并在備電、儲(chǔ)能及對(duì)外發(fā)電應(yīng)用場(chǎng)景加強(qiáng)業(yè)務(wù)拓展。同時(shí)，與中國(guó)郵政、國(guó)網(wǎng)電動(dòng)車(chē)等企業(yè)合作研究將梯次利用電池應(yīng)用在能源發(fā)電及電力動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等方面，并在甘肅省河西地區(qū)建設(shè)15MWh光伏發(fā)電梯次利用項(xiàng)目、10MWh風(fēng)力發(fā)電梯次利用等試驗(yàn)項(xiàng)目。據(jù)鐵塔公司規(guī)劃，2019年將繼續(xù)擴(kuò)大梯次利用電池使用規(guī)模，預(yù)計(jì)應(yīng)用梯次利用電池約5GWh，替換鉛酸電池約15萬(wàn)噸，可消納退役動(dòng)力蓄電池超過(guò)5萬(wàn)噸。
國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)了1MWh梯次利用磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)示范工程，用于接納可再生能源發(fā)電和調(diào)頻等。無(wú)錫格林美與順豐公司探索將梯次利用電池用于城市物流車(chē)輛，中天鴻鋰等企業(yè)通過(guò)“以租代售”模式推動(dòng)梯次利用電池在環(huán)衛(wèi)、觀(guān)光等車(chē)輛應(yīng)用。北京匠芯研發(fā)了梯次利用光儲(chǔ)能系統(tǒng)，并正在建設(shè)基于大數(shù)據(jù)的動(dòng)力蓄電池包（組）評(píng)估系統(tǒng)。
國(guó)家在政策方面也不斷加大對(duì)廢舊電池梯次利用的支持。今年2月，工信部、國(guó)家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局、國(guó)家能源局三部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《指導(dǎo)意見(jiàn)》），明確要引導(dǎo)國(guó)家機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位優(yōu)先采購(gòu)綠色數(shù)據(jù)中心所提供的云服務(wù)、大數(shù)據(jù)等服務(wù)。同時(shí)要求試點(diǎn)梯次利用動(dòng)力電池作為數(shù)據(jù)中心削峰填谷的儲(chǔ)能電池。
梯次利用行業(yè)仍存問(wèn)題有待提升
當(dāng)然，從新能源車(chē)廢舊電池梯次利用行業(yè)來(lái)說(shuō)，還有許多可以提升的地方。
從生態(tài)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)控制及信息共享等方面看，行業(yè)還有待加強(qiáng)。綠色選材、標(biāo)準(zhǔn)化及通用性設(shè)計(jì)、易拆解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及易梯次利用設(shè)計(jì)等方面還有不足。動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品還存在一致性差等問(wèn)題。產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)在通信協(xié)議、歷史數(shù)據(jù)等關(guān)鍵資源分享方面還沒(méi)有形成機(jī)制。
梯次利用技術(shù)有一定進(jìn)展，但還存在技術(shù)瓶頸。例如鐵塔公司在大力推動(dòng)動(dòng)力蓄電池梯次利用的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了目前退役電池量較少、產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)爭(zhēng)奪擠占有限的退役電池資源、梯次利用電池采購(gòu)價(jià)格居高不下等問(wèn)題。同時(shí)，行業(yè)還在殘值評(píng)估等技術(shù)方面存在瓶頸。
針對(duì)上述問(wèn)題，目前，工信部已完成34家梯次利用企業(yè)的動(dòng)力蓄電池編碼申請(qǐng)備案，實(shí)現(xiàn)對(duì)梯次利用企業(yè)的溯源信息監(jiān)管。全國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)組織開(kāi)展動(dòng)力蓄電池梯次利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制，余能檢測(cè)等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)布實(shí)施。
鐵塔公司推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研用合作，牽頭行業(yè)突破了電池成組、容量綜合評(píng)估等關(guān)鍵技術(shù)，統(tǒng)一了電池管理系統(tǒng)通信接口及協(xié)議要求，推進(jìn)梯次利用的智能化和標(biāo)準(zhǔn)化。
新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池梯次利用正處于起步階段，發(fā)展?jié)摿^大，市場(chǎng)前景廣闊，相信在政府支持與市場(chǎng)需求的雙輪驅(qū)動(dòng)下，其管理機(jī)制和商業(yè)模式必將日趨完善。
BMS鋰電池保護(hù)板工作原理和選購(gòu)方法。BMS鋰電池保護(hù)板十分重要在電池保護(hù)系統(tǒng)中，鋰電池PACK設(shè)計(jì)過(guò)程中一定會(huì)用到鋰電池保護(hù)板或者相應(yīng)的BMS才能更好的設(shè)計(jì)鋰電池組，甚至可以協(xié)助品質(zhì)部分一起分析異常電池或電路。本文存能電氣小編就來(lái)介紹鋰電池保護(hù)板BMS的原理和選購(gòu)技巧。
鋰電池的主要構(gòu)成：
鋰電池主要由兩大塊構(gòu)成，電芯和保護(hù)板PCM(動(dòng)力電池一般稱(chēng)為電池管理系統(tǒng)BMS)，電芯相當(dāng)于鋰電池的心臟，管理系統(tǒng)相當(dāng)于鋰電池的大腦。電芯主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜和外殼構(gòu)成，而保護(hù)板主要由保護(hù)芯片(或管理芯片)、MOS管、電阻、電容和PCB板等構(gòu)成。
什么是BMS?
BMS其實(shí)就是鋰電池管理系統(tǒng)，顧名思義，是專(zhuān)門(mén)用來(lái)進(jìn)行鋰電池運(yùn)行管理的模塊，對(duì)象是鋰電池。主要對(duì)象是二次電池，主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過(guò)度充電和過(guò)度放電，可用于電動(dòng)汽車(chē)，電瓶車(chē)，機(jī)器人，無(wú)人機(jī)等。此外，BMS還是電腦音樂(lè)游戲文件通用的一種存儲(chǔ)格式和新一代的電信業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)名。
BMS鋰電池保護(hù)板工作原理：
鋰電池之所以需要保護(hù)，是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、短路及超高溫充放電，因此鋰電池組件總會(huì)跟著一塊精致的保護(hù)板和一片電流保險(xiǎn)器出現(xiàn)。
鋰電池的BMS保護(hù)功能通常由保護(hù)電路板和PTC等電流器件協(xié)同完成，保護(hù)板是由電子電路組成，在-40℃至+85℃的環(huán)境下時(shí)刻準(zhǔn)確的監(jiān)視電芯的電壓和充放回路的電流，及時(shí)控制電流回路的通斷；PTC在高溫環(huán)境下防止電池發(fā)生惡劣的損壞。
普通鋰電池BMS保護(hù)板通常包括控制IC、MOS開(kāi)關(guān)、電阻、電容及輔助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存儲(chǔ)器等。其中控制IC，在一切正常的情況下控制MOS開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，使電芯與外電路導(dǎo)通，而當(dāng)電芯電壓或回路電流超過(guò)規(guī)定值時(shí)，它立刻控制MOS開(kāi)關(guān)關(guān)斷，保護(hù)電芯的安全。
BMS鋰電池保護(hù)功能介紹：
1.電池保護(hù)，和PCM差不多，過(guò)充、過(guò)放、過(guò)溫、過(guò)流，還有短路保護(hù)。
2.能量均衡，整個(gè)鋰電池包，由于很多節(jié)電池串聯(lián)，工作一定時(shí)間后，由于其電芯本身的不一致性、工作溫度的不一致性等原因的影響，最后會(huì)表現(xiàn)出很大的差異，對(duì)電池的壽命和系統(tǒng)的使用有巨大的影響，能量均衡就是彌補(bǔ)電芯個(gè)體之間的差異去做一些主動(dòng)或被動(dòng)的充電或放電的管理，確保電池的一致性，延長(zhǎng)電池的壽命。
3.SOC計(jì)算，由于技術(shù)的發(fā)展，SOC的計(jì)算積累的很多的方法，精度要求不高的可以根據(jù)電池電壓判斷剩余電量，精確的方法主要的是電流積分法(又叫Ah法)，Q=∫idt，還有內(nèi)阻法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、卡爾曼濾波法等。
4.通信，不同的系統(tǒng)對(duì)通信接口的要求不一樣，主流的通信接口有SPI、I2C、CAN、RS485等。其中汽車(chē)和儲(chǔ)能系統(tǒng)主要是CAN和RS485。
⒌電池間的均衡：即為單體鋰電池均衡充電，使電池組中各個(gè)電池都達(dá)到均衡一致的狀態(tài)。均衡技術(shù)是目前世界正在致力研究與開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)電池能量管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
BMS鋰電池保護(hù)板選購(gòu)方法：
現(xiàn)在市面上面充斥著各種保護(hù)板鋰電池，好點(diǎn)的有三洋的，差的有UF的，鋰電池保護(hù)板本身也有很大區(qū)別，選擇一個(gè)合適自己電筒的保護(hù)板電池是很重要的。通常用帶保護(hù)電池的是不帶保護(hù)電路的電筒，比如白熾燈泡手電。就電芯本身而言，品質(zhì)好而又常見(jiàn)的有三洋，松下，索尼，三星，AW。
三洋：適合高放電平臺(tái)，通常大于1A的電路建議用三洋。三洋高放電平臺(tái)比松下更持久，電量更足。
松下：適合低放電平臺(tái)，通常小于1A的電路建議用松下。松下低平臺(tái)放電比三洋更持久，電量更足。
索尼：性能和三洋差不多，比三洋略低。自從索尼生產(chǎn)電芯物質(zhì)時(shí)工藝原因混入了金屬粉末，導(dǎo)致可能起火爆炸而召回后，我就沒(méi)再用過(guò)索尼。但據(jù)說(shuō)現(xiàn)在已經(jīng)改進(jìn)了，不過(guò)有三洋用了，一般不考慮，除非價(jià)格很合適。
以上就是BMS鋰電池保護(hù)板工作原理和選購(gòu)方法，BMS鋰電池系統(tǒng)俗稱(chēng)之為電池保姆或電池管家，主要就是為了智能化管理及維護(hù)各個(gè)電池單元，防止電池出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)放電，延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)。所以，為你的電池配備一個(gè)BMS保護(hù)系統(tǒng)很非常重要的。
