電池梯次利用領(lǐng)域仍存在著哪些問題
來源：寶鄂實業(yè)
2019-03-11 19:47
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北京匠芯研發(fā)了梯次利用光儲能系統(tǒng)，并正在建設(shè)基于大數(shù)據(jù)的動力蓄電池包評估系統(tǒng)。北京普萊德與北汽等合作實施了儲能電站項目、集裝箱式儲能項目等，累計梯次利用量約75MWh。
比亞迪、國軒高科等企業(yè)利用退役動力蓄電池，生產(chǎn)用于備電領(lǐng)域的梯次利用電池產(chǎn)品。無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輛，中天鴻鋰等通過“以租代售”模式推動梯次利用電池在環(huán)衛(wèi)、觀光等車輛應(yīng)用。
值得一提的是，通常動力蓄電池容量衰減至80%以下時，便不能完全滿足汽車動力需求，但可梯次利用于其他領(lǐng)域。不過由于當(dāng)前動力蓄電池退役量較少，梯次利用大部分處于試驗示范階段，集中在備電、儲能等領(lǐng)域。
另外，從生態(tài)設(shè)計、生產(chǎn)控制到信息共享，梯次利用領(lǐng)域仍存在不少問題，例如綠色選材、標(biāo)準(zhǔn)化及通用性設(shè)計、易拆解結(jié)構(gòu)設(shè)計以及易梯次利用設(shè)計等方面尚有不足；動力蓄電池產(chǎn)品一致性上仍存在差異；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有形成機(jī)制；梯次利用技術(shù)仍存在技術(shù)瓶頸。
與梯次利用尚處于探索階段不同，廢舊電池再生利用行業(yè)現(xiàn)在也已形成一定規(guī)模。具體來看，拆解方面，湖北格林美、湖南邦普等開發(fā)了自動化拆解成套工藝，北京賽德美開發(fā)了電解液和隔膜拆解回收工藝。再生利用以濕法冶金及物理修復(fù)法為主。
濕法冶金方面，湖南邦普開發(fā)了“定向循環(huán)和逆向產(chǎn)品定位”工藝，湖北格林美開發(fā)了“液相合成和高溫合成”工藝。物理修復(fù)方面，賽德美對電池單體自動化拆解、粉碎及分選，再通過材料修復(fù)工藝得到正負(fù)極材料。
不過，上述行業(yè)依然存在鋰金屬回收率不高、多種電池回收處理兼容性不強(qiáng)等問題。截至目前，再生利用相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)仍在加快制定。
整體上，正如中國鐵塔一位地方分公司負(fù)責(zé)人所言，“在實際運作中，動力電池回收的商業(yè)模式也并不成熟。當(dāng)前動力電池回收利用處于初級階段”。
德/日/美的電池回收利用計劃
動力電池回收方面，德國大眾汽車的經(jīng)驗或值得借鑒。包括日本、美國等也已經(jīng)著手搭建自身的動力電池回收系統(tǒng)。
大眾最近發(fā)布要進(jìn)軍動力電池材料的回收，短期目標(biāo)是在2020年實現(xiàn)每年完成1200噸電池材料的回收。
該計劃將從Braunschweig附近的Salzgitter工廠開始，大眾汽車宣布正在建造一個試驗產(chǎn)線來回收現(xiàn)有動力電池組件。它將通過限制電子廢物和原始材料開采來減少其碳排放，同時為未來幾年公司計劃的1500萬輛電動汽車提供所需的電池材料。
“十年來，我們一直在研究如何恢復(fù)原材料。其中最重要的是鈷、鋰、錳和鎳，“大眾汽車技術(shù)規(guī)劃主管ThomasTiedje說，其已經(jīng)擁有體系化的可持續(xù)電池技術(shù)積累，并正在進(jìn)一步發(fā)展。
據(jù)了解，大眾即將推出基于MEB平臺打造的“I.D.”車型系列中的第一批電池將于今年晚些時候發(fā)貨，其回收能力已準(zhǔn)備好在2020年完成，最初的目標(biāo)是每年回收1200噸材料，這相當(dāng)于3000組電池系統(tǒng)。大眾預(yù)計，全新電動車型的電池將會被全部回收再利用。
“因為未來車用電池的規(guī)模會非常巨大，所以我們更愿意自己回收并建立自身的回收能力和體系，”Tiedje說。大眾在動力電池回收的長期目標(biāo)是回收97％的原材料，超過大眾汽車今天的53％。而Salzgitter的新工廠將這一比例將會從現(xiàn)在的53％提高到72％。
在回收路徑上，返回大眾汽車的EV電池將被評估為兩種途徑之一。第一種是“第二次生命”選項，其可以包括在充電站和儲能領(lǐng)域。在大型活動中作為備用電源使用，也可以應(yīng)用在快速充電戰(zhàn)部署中為長途旅行的電動汽車提供電力支持。
如果不能選擇第二次使用壽命，那么將會進(jìn)入第二種途徑，EV電池將在Salzgitter回收。
“在這個過程中，個別電池部件將首先被切碎，然后材料將被干燥和篩分，再提取'黑色粉末'，這包含有價值的鈷，鋰，錳和鎳原料，將被單獨分離，之后再次可用于生產(chǎn)新電池。”
大眾汽車表示，在整個集團(tuán)內(nèi)，到2025年，其車輛每年將需要約150GWh的電池容量，這相當(dāng)于約500億歐元的采購成本。通過選擇循環(huán)經(jīng)濟(jì)選項，該公司表示它將節(jié)省昂貴的廢物處理以及購買原材料的成本，因此Salzgitter工廠從一開始就有為大眾降低成本的考量。
同時，該項目還有助于使大眾汽車免受市場和地緣政治因素的影響，例如支持電動汽車轉(zhuǎn)型所需的全球鋰需求增長或生產(chǎn)國確定的鈷礦開采減少。
比亞迪、國軒高科等企業(yè)利用退役動力蓄電池，生產(chǎn)用于備電領(lǐng)域的梯次利用電池產(chǎn)品。無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輛，中天鴻鋰等通過“以租代售”模式推動梯次利用電池在環(huán)衛(wèi)、觀光等車輛應(yīng)用。
值得一提的是，通常動力蓄電池容量衰減至80%以下時，便不能完全滿足汽車動力需求，但可梯次利用于其他領(lǐng)域。不過由于當(dāng)前動力蓄電池退役量較少，梯次利用大部分處于試驗示范階段，集中在備電、儲能等領(lǐng)域。
另外，從生態(tài)設(shè)計、生產(chǎn)控制到信息共享，梯次利用領(lǐng)域仍存在不少問題，例如綠色選材、標(biāo)準(zhǔn)化及通用性設(shè)計、易拆解結(jié)構(gòu)設(shè)計以及易梯次利用設(shè)計等方面尚有不足；動力蓄電池產(chǎn)品一致性上仍存在差異；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有形成機(jī)制；梯次利用技術(shù)仍存在技術(shù)瓶頸。
與梯次利用尚處于探索階段不同，廢舊電池再生利用行業(yè)現(xiàn)在也已形成一定規(guī)模。具體來看，拆解方面，湖北格林美、湖南邦普等開發(fā)了自動化拆解成套工藝，北京賽德美開發(fā)了電解液和隔膜拆解回收工藝。再生利用以濕法冶金及物理修復(fù)法為主。
濕法冶金方面，湖南邦普開發(fā)了“定向循環(huán)和逆向產(chǎn)品定位”工藝，湖北格林美開發(fā)了“液相合成和高溫合成”工藝。物理修復(fù)方面，賽德美對電池單體自動化拆解、粉碎及分選，再通過材料修復(fù)工藝得到正負(fù)極材料。
不過，上述行業(yè)依然存在鋰金屬回收率不高、多種電池回收處理兼容性不強(qiáng)等問題。截至目前，再生利用相關(guān)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)仍在加快制定。
整體上，正如中國鐵塔一位地方分公司負(fù)責(zé)人所言，“在實際運作中，動力電池回收的商業(yè)模式也并不成熟。當(dāng)前動力電池回收利用處于初級階段”。
德/日/美的電池回收利用計劃
動力電池回收方面，德國大眾汽車的經(jīng)驗或值得借鑒。包括日本、美國等也已經(jīng)著手搭建自身的動力電池回收系統(tǒng)。
大眾最近發(fā)布要進(jìn)軍動力電池材料的回收，短期目標(biāo)是在2020年實現(xiàn)每年完成1200噸電池材料的回收。
該計劃將從Braunschweig附近的Salzgitter工廠開始，大眾汽車宣布正在建造一個試驗產(chǎn)線來回收現(xiàn)有動力電池組件。它將通過限制電子廢物和原始材料開采來減少其碳排放，同時為未來幾年公司計劃的1500萬輛電動汽車提供所需的電池材料。
“十年來，我們一直在研究如何恢復(fù)原材料。其中最重要的是鈷、鋰、錳和鎳，“大眾汽車技術(shù)規(guī)劃主管ThomasTiedje說，其已經(jīng)擁有體系化的可持續(xù)電池技術(shù)積累，并正在進(jìn)一步發(fā)展。
據(jù)了解，大眾即將推出基于MEB平臺打造的“I.D.”車型系列中的第一批電池將于今年晚些時候發(fā)貨，其回收能力已準(zhǔn)備好在2020年完成，最初的目標(biāo)是每年回收1200噸材料，這相當(dāng)于3000組電池系統(tǒng)。大眾預(yù)計，全新電動車型的電池將會被全部回收再利用。
“因為未來車用電池的規(guī)模會非常巨大，所以我們更愿意自己回收并建立自身的回收能力和體系，”Tiedje說。大眾在動力電池回收的長期目標(biāo)是回收97％的原材料，超過大眾汽車今天的53％。而Salzgitter的新工廠將這一比例將會從現(xiàn)在的53％提高到72％。
在回收路徑上，返回大眾汽車的EV電池將被評估為兩種途徑之一。第一種是“第二次生命”選項，其可以包括在充電站和儲能領(lǐng)域。在大型活動中作為備用電源使用，也可以應(yīng)用在快速充電戰(zhàn)部署中為長途旅行的電動汽車提供電力支持。
如果不能選擇第二次使用壽命，那么將會進(jìn)入第二種途徑，EV電池將在Salzgitter回收。
“在這個過程中，個別電池部件將首先被切碎，然后材料將被干燥和篩分，再提取'黑色粉末'，這包含有價值的鈷，鋰，錳和鎳原料，將被單獨分離，之后再次可用于生產(chǎn)新電池。”
大眾汽車表示，在整個集團(tuán)內(nèi)，到2025年，其車輛每年將需要約150GWh的電池容量，這相當(dāng)于約500億歐元的采購成本。通過選擇循環(huán)經(jīng)濟(jì)選項，該公司表示它將節(jié)省昂貴的廢物處理以及購買原材料的成本，因此Salzgitter工廠從一開始就有為大眾降低成本的考量。
同時，該項目還有助于使大眾汽車免受市場和地緣政治因素的影響，例如支持電動汽車轉(zhuǎn)型所需的全球鋰需求增長或生產(chǎn)國確定的鈷礦開采減少。
