電動車電池可以使用二次壽命嗎？看制造商們是如何選擇的！
來源：寶鄂實業(yè)
2019-06-14 16:15
點擊量：次
在接下來的幾十年中，電動汽車（EV）的強勁增長將導(dǎo)致電池的可用性達到太瓦時水平，電池將不只滿足電動汽車的使用要求。從這個角度來看，像美國這樣的國家在一整年中使用數(shù)太瓦時的電力，這是一個很大的儲能潛力。為這些仍然有用的電池找到應(yīng)用場景可以創(chuàng)造巨大的價值，甚至最終有助于降低儲能成本，使可再生能源進一步接入我們的電網(wǎng)中。
有可能引發(fā)第二次生命
電動汽車電池的使用壽命很長。由于極端的工作溫度、每年數(shù)百次的部分循環(huán)以及不斷變化的放電率，電動汽車應(yīng)用中的鋰離子電池在運行的前五年中會嚴重退化，在大多數(shù)情況下，其設(shè)計使用壽命約為十年。然而，即使這些電池不再滿足電動汽車的性能標準，它們也可以使用第二次壽命，這通常包括保持總可用容量的80％，并在24小時內(nèi)實現(xiàn)僅5％的靜止自放電率。再制造后，這種電池仍能充分發(fā)揮其性能，以滿足要求較低的應(yīng)用，如固定式儲能服務(wù)。
當電動汽車電池達到其有用的第一次壽命時，制造商有3種選擇：它們可以處理它，回收有價值的金屬，或者重復(fù)使用它。如果包裝損壞或者在缺乏必要市場結(jié)構(gòu)的地區(qū)，則最常發(fā)生處置。在大多數(shù)地區(qū)，監(jiān)管可防止大規(guī)模處置。如果電池電極含有高價值的金屬，如鈷和鎳，回收可能是有意義的，因為采購和回收成本之間可能存在足夠的差距，特別是考慮到預(yù)計在20世紀20年代供應(yīng)的鎳和可能的鈷供應(yīng)緊張。雖然通過回收獲得額外的電池金屬來源對于希望確保供應(yīng)的電池制造商來說非常有吸引力，但開發(fā)一種具有足夠成本競爭力的回收工藝對于獲取規(guī)模的這條路徑至關(guān)重要；然而，回收更多材料的新工藝尚未完全成熟。
大量挑戰(zhàn)
第一種是市場上大量的電池組設(shè)計，這些設(shè)計在尺寸、電極化學(xué)和格式（圓柱形、棱柱形和袋形）上有所不同。每個電池由電池制造商和汽車原始設(shè)備制造商設(shè)計，以最適合給定的電動汽車模型，由于缺乏標準化和體積碎片化，這增加了翻新的復(fù)雜性。到2025年，將有多達250種新的電動汽車型號，其中包括來自15家以上制造商的電池。
第二個挑戰(zhàn)是降低新電池的成本。隨著新電池的價格越來越便宜，舊電池和新電池之間的成本差異會減小，因為再制造成本的下降速度預(yù)計會滯后于新制造成本的下降速度。我們估計，按照目前的速度，到2040年，第二代電池在20世紀20年代中期可能表現(xiàn)出的30～70％的成本優(yōu)勢可能會降至25％左右。這種成本差距需要保持足夠大，以保證與新的替代品相比，二次電池的性能限制。
第三個挑戰(zhàn)是關(guān)于二次電池標準的萌芽。對于二次電池的質(zhì)量或性能沒有保證，很少有行業(yè)標準關(guān)注電池管理系統(tǒng)或健康狀況披露，更不用說特定應(yīng)用中使用的電池的標準性能規(guī)范了。
第四個挑戰(zhàn)是不成熟的監(jiān)管制度。今天，雖然大多數(shù)市場都有某種形式的法規(guī)要求對消費電子產(chǎn)品進行回收或再制造，但大多數(shù)市場沒有針對電動汽車電池的具體要求或生產(chǎn)者與消費者之間的責任劃分，除了一些設(shè)定了目標的例子（如加利福尼亞和中國）。缺乏監(jiān)管為原始設(shè)備制造商、二次電池公司和潛在客戶帶來了不確定性。缺乏監(jiān)管也導(dǎo)致了在回收或再利用是主要途徑方面的區(qū)域差異。
雖然這些挑戰(zhàn)具有重大意義，但可以通過供應(yīng)商、最終用戶和行業(yè)監(jiān)管機構(gòu)的有針對性的行動加以克服，從而形成可持續(xù)的二次電池行業(yè)。事實上，許多這些有針對性的行動已經(jīng)被前瞻性的參與者和行業(yè)協(xié)會所采取。
為了在新鋰離子電池成本下降的情況下保持競爭力，企業(yè)可以工業(yè)化和規(guī)模化再制造過程，以降低成本，從而保持新電池和舊電池之間的價值差距。
關(guān)于缺乏標準，由原始設(shè)備制造商和二次電池公司組成的各種全球機構(gòu)和私營部門聯(lián)盟已經(jīng)在制定全行業(yè)的二次電池安全標準。這些標準將基本上根據(jù)電池的性能潛力對電池進行分類，并根據(jù)電池的性能需求對存儲應(yīng)用進行分類，以提高產(chǎn)品供應(yīng)和市場需求的透明度。鑒于電動汽車電池行業(yè)的動態(tài)特性以及對設(shè)計、制造和性能突破的不懈關(guān)注，建立一個機構(gòu)定期審查和完善電池標準，并每年報告平均成本和運行基準，可能會進一步促進電池部署的增長。
電動汽車向主流應(yīng)用的轉(zhuǎn)變已經(jīng)在很大程度上破壞了汽車價值鏈，現(xiàn)在也即將破壞儲能價值鏈。未來需要處理數(shù)以百萬計的電動汽車電池已經(jīng)導(dǎo)致了新的回收和再利用產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，創(chuàng)造了新的價值池，具有利用可再生能源并將其整合到我們的電網(wǎng)中的新潛力。雖然這些行業(yè)面臨著市場創(chuàng)造前沿的嚴峻挑戰(zhàn)，但企業(yè)及其監(jiān)管機構(gòu)有權(quán)采取行動，定位自己，以獲取二次電池所承諾的價值。他們只需要展望未來。
有可能引發(fā)第二次生命
電動汽車電池的使用壽命很長。由于極端的工作溫度、每年數(shù)百次的部分循環(huán)以及不斷變化的放電率，電動汽車應(yīng)用中的鋰離子電池在運行的前五年中會嚴重退化，在大多數(shù)情況下，其設(shè)計使用壽命約為十年。然而，即使這些電池不再滿足電動汽車的性能標準，它們也可以使用第二次壽命，這通常包括保持總可用容量的80％，并在24小時內(nèi)實現(xiàn)僅5％的靜止自放電率。再制造后，這種電池仍能充分發(fā)揮其性能，以滿足要求較低的應(yīng)用，如固定式儲能服務(wù)。
當電動汽車電池達到其有用的第一次壽命時，制造商有3種選擇：它們可以處理它，回收有價值的金屬，或者重復(fù)使用它。如果包裝損壞或者在缺乏必要市場結(jié)構(gòu)的地區(qū)，則最常發(fā)生處置。在大多數(shù)地區(qū)，監(jiān)管可防止大規(guī)模處置。如果電池電極含有高價值的金屬，如鈷和鎳，回收可能是有意義的，因為采購和回收成本之間可能存在足夠的差距，特別是考慮到預(yù)計在20世紀20年代供應(yīng)的鎳和可能的鈷供應(yīng)緊張。雖然通過回收獲得額外的電池金屬來源對于希望確保供應(yīng)的電池制造商來說非常有吸引力，但開發(fā)一種具有足夠成本競爭力的回收工藝對于獲取規(guī)模的這條路徑至關(guān)重要；然而，回收更多材料的新工藝尚未完全成熟。
大量挑戰(zhàn)
第一種是市場上大量的電池組設(shè)計，這些設(shè)計在尺寸、電極化學(xué)和格式（圓柱形、棱柱形和袋形）上有所不同。每個電池由電池制造商和汽車原始設(shè)備制造商設(shè)計，以最適合給定的電動汽車模型，由于缺乏標準化和體積碎片化，這增加了翻新的復(fù)雜性。到2025年，將有多達250種新的電動汽車型號，其中包括來自15家以上制造商的電池。
第二個挑戰(zhàn)是降低新電池的成本。隨著新電池的價格越來越便宜，舊電池和新電池之間的成本差異會減小，因為再制造成本的下降速度預(yù)計會滯后于新制造成本的下降速度。我們估計，按照目前的速度，到2040年，第二代電池在20世紀20年代中期可能表現(xiàn)出的30～70％的成本優(yōu)勢可能會降至25％左右。這種成本差距需要保持足夠大，以保證與新的替代品相比，二次電池的性能限制。
第三個挑戰(zhàn)是關(guān)于二次電池標準的萌芽。對于二次電池的質(zhì)量或性能沒有保證，很少有行業(yè)標準關(guān)注電池管理系統(tǒng)或健康狀況披露，更不用說特定應(yīng)用中使用的電池的標準性能規(guī)范了。
第四個挑戰(zhàn)是不成熟的監(jiān)管制度。今天，雖然大多數(shù)市場都有某種形式的法規(guī)要求對消費電子產(chǎn)品進行回收或再制造，但大多數(shù)市場沒有針對電動汽車電池的具體要求或生產(chǎn)者與消費者之間的責任劃分，除了一些設(shè)定了目標的例子（如加利福尼亞和中國）。缺乏監(jiān)管為原始設(shè)備制造商、二次電池公司和潛在客戶帶來了不確定性。缺乏監(jiān)管也導(dǎo)致了在回收或再利用是主要途徑方面的區(qū)域差異。
雖然這些挑戰(zhàn)具有重大意義，但可以通過供應(yīng)商、最終用戶和行業(yè)監(jiān)管機構(gòu)的有針對性的行動加以克服，從而形成可持續(xù)的二次電池行業(yè)。事實上，許多這些有針對性的行動已經(jīng)被前瞻性的參與者和行業(yè)協(xié)會所采取。
為了在新鋰離子電池成本下降的情況下保持競爭力，企業(yè)可以工業(yè)化和規(guī)模化再制造過程，以降低成本，從而保持新電池和舊電池之間的價值差距。
關(guān)于缺乏標準，由原始設(shè)備制造商和二次電池公司組成的各種全球機構(gòu)和私營部門聯(lián)盟已經(jīng)在制定全行業(yè)的二次電池安全標準。這些標準將基本上根據(jù)電池的性能潛力對電池進行分類，并根據(jù)電池的性能需求對存儲應(yīng)用進行分類，以提高產(chǎn)品供應(yīng)和市場需求的透明度。鑒于電動汽車電池行業(yè)的動態(tài)特性以及對設(shè)計、制造和性能突破的不懈關(guān)注，建立一個機構(gòu)定期審查和完善電池標準，并每年報告平均成本和運行基準，可能會進一步促進電池部署的增長。
電動汽車向主流應(yīng)用的轉(zhuǎn)變已經(jīng)在很大程度上破壞了汽車價值鏈，現(xiàn)在也即將破壞儲能價值鏈。未來需要處理數(shù)以百萬計的電動汽車電池已經(jīng)導(dǎo)致了新的回收和再利用產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，創(chuàng)造了新的價值池，具有利用可再生能源并將其整合到我們的電網(wǎng)中的新潛力。雖然這些行業(yè)面臨著市場創(chuàng)造前沿的嚴峻挑戰(zhàn)，但企業(yè)及其監(jiān)管機構(gòu)有權(quán)采取行動，定位自己，以獲取二次電池所承諾的價值。他們只需要展望未來。
