我國(guó)動(dòng)力電池主要哪有三種回收模式呢？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-26 16:07
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當(dāng)前，我國(guó)動(dòng)力電池主要有三種回收模式：一是政府部門(mén)與新能源企業(yè)合作，將廢舊的動(dòng)力電池用作儲(chǔ)能或其他領(lǐng)域。；二是由專(zhuān)門(mén)的電池回收企業(yè)進(jìn)行回收。三是車(chē)企自身建立回收體系，將旗下所售的退役動(dòng)力電池進(jìn)行回收。隨著新能源汽車(chē)和動(dòng)力電池的不斷發(fā)展，動(dòng)力電池回收利用問(wèn)題日益凸顯，各國(guó)也在緊鑼密鼓地布局之中：
中國(guó)：車(chē)企為動(dòng)力電池回收利用承擔(dān)主體
立法方面：
近兩年，中國(guó)政府不斷出臺(tái)相關(guān)政策，力求規(guī)范引導(dǎo)動(dòng)力電池回收利用產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。地方政府也積極建立新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收體系，通過(guò)發(fā)布試點(diǎn)企業(yè)名單、建立動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等方法積極引導(dǎo)社會(huì)資本參與動(dòng)力電池回收利用。
今年2月，我國(guó)七部委聯(lián)合印發(fā)動(dòng)力電池回收利用管理辦法，明確指出，“汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)建立動(dòng)力蓄電池回收渠道，負(fù)責(zé)回收新能源汽車(chē)使用及報(bào)廢后產(chǎn)生的廢舊動(dòng)力蓄電池”，車(chē)企作為動(dòng)力電池回收利用的責(zé)任主體。
企業(yè)方面：
目前我國(guó)有企業(yè)專(zhuān)攻電池回收利用，譬如格林美、邦普、華友鈷業(yè)、廣東光華、贛州豪鵬等為代表的一批企業(yè)，已具備相對(duì)成熟的廢舊動(dòng)力蓄電池再生利用技術(shù)，形成了批量化再生處置能力。
比亞迪是目前所有新能源乘用車(chē)企中唯一自研自產(chǎn)電池的企業(yè)，如果回收的電池可以繼續(xù)利用，再經(jīng)過(guò)下一道檢測(cè)修復(fù)，未來(lái)繼續(xù)應(yīng)用在家庭儲(chǔ)能或基站備用電源等領(lǐng)域。如果電池不能再利用，再運(yùn)送到比亞迪電池材料工廠的相關(guān)部門(mén)進(jìn)行拆解回收。相對(duì)來(lái)說(shuō)，比亞迪在國(guó)內(nèi)新能源車(chē)企中擁有最完整的電池回收鏈條。
北汽新能源則在嘗試用“換電模式”，將動(dòng)力電池各個(gè)環(huán)節(jié)的流轉(zhuǎn)高效利用起來(lái)。目前的換電站采用“換電+儲(chǔ)能+光伏”的智能微網(wǎng)系統(tǒng)，由退役電池回收而來(lái)的儲(chǔ)能設(shè)備，利用光伏發(fā)電、國(guó)家電網(wǎng)峰谷電等為車(chē)輛供電。
目前國(guó)內(nèi)最大規(guī)模的動(dòng)力電池回收利用合作要屬16家企業(yè)和中國(guó)鐵塔的結(jié)盟，只要鐵塔通信基站儲(chǔ)能電池更換及新建站全部采用梯次利用的動(dòng)力電池，即可吸納2020年80%以上的廢舊動(dòng)力電池。
日本：電池生產(chǎn)商為電池回收利用承擔(dān)主體
在日本模式中，回收體系的建設(shè)以企業(yè)為主導(dǎo)，利用零售商、汽車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商或者加油站的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)向消費(fèi)者回收廢舊電池。
自2000年起，日本政府開(kāi)始倡導(dǎo)“蓄電池生產(chǎn)-銷(xiāo)售-回收-再生處理”的回收體系，明確了電池生產(chǎn)商為電池回收利用的責(zé)任承擔(dān)主體。生廠商應(yīng)對(duì)鎳氫和鋰電池的回收負(fù)責(zé)，并給予資源回收面向產(chǎn)品的設(shè)計(jì);電池回收后運(yùn)用電池生產(chǎn)企業(yè)處理方面，政府給予生產(chǎn)企業(yè)相應(yīng)補(bǔ)助，提高回收積極性。
2018年10月，豐田、日產(chǎn)等多家日本汽車(chē)廠商共同啟動(dòng)回收電動(dòng)汽車(chē)退役鋰離子電池項(xiàng)目，以抱團(tuán)形式共同推進(jìn)動(dòng)力電池回收利用的發(fā)展。該項(xiàng)目最初將在日本七個(gè)都道府縣設(shè)立工廠，稍后將會(huì)在全國(guó)建立更多電池回收設(shè)施。
該項(xiàng)目的操作模式為：汽車(chē)拆卸網(wǎng)點(diǎn)在收到廢舊電動(dòng)汽車(chē)后，會(huì)將退役電池拆解出來(lái)，再就近轉(zhuǎn)給上面所提到的回收利用工廠進(jìn)行處理。汽車(chē)廠商需要向日本汽車(chē)循環(huán)利用協(xié)作機(jī)構(gòu)繳納一定的處理費(fèi)。
美國(guó)：電池生產(chǎn)企業(yè)承擔(dān)主要責(zé)任
美國(guó)政府規(guī)定了電池生產(chǎn)企業(yè)負(fù)責(zé)主要電池回收責(zé)任，并推動(dòng)建立電池回收利用網(wǎng)絡(luò)。此外，美國(guó)國(guó)際電池協(xié)會(huì)還制定了押金制度，促使消費(fèi)者主動(dòng)上交廢舊電池產(chǎn)品。
立法方面：
美國(guó)針對(duì)廢舊電池立法涉及聯(lián)邦、州、地方三個(gè)層面，分別頒布了《資源保護(hù)和再生法》、《含汞電池和充電電池管理法》等，針對(duì)廢舊二次電池的生產(chǎn)、收集、運(yùn)輸、貯存等過(guò)程提出相應(yīng)技術(shù)規(guī)范。
2017年12月美國(guó)總統(tǒng)特朗普簽發(fā)美國(guó)第13817號(hào)行政命令，該命令確定“開(kāi)發(fā)關(guān)鍵礦物回收和后處理技術(shù)”的必要性，作為“確保關(guān)鍵礦物的安全可靠供應(yīng)”的更廣泛戰(zhàn)略的一部分。
2019年2月，美國(guó)能源部（DOE）推出了第一個(gè)鋰離子電池回收中心，稱(chēng)為ReCell中心。ReCell中心的目標(biāo)是推動(dòng)閉環(huán)回收，廢舊電池的材料可直接回收利用，通過(guò)消除采礦和加工步驟，最大限度地減少能源消耗和浪費(fèi)。
澳大利亞：收集和運(yùn)輸是一大難題
與人多地少的中日韓不同，澳大利亞是一個(gè)地廣人稀的國(guó)家。因此在動(dòng)力電池回收問(wèn)題上，會(huì)面臨著收集和運(yùn)輸困難的問(wèn)題。
目前，澳大利亞的動(dòng)力電池收集和回收率僅為2％左右。在過(guò)去幾年中，電網(wǎng)和離網(wǎng)可再生能源存儲(chǔ)市場(chǎng)部門(mén)(從住宅到大型電網(wǎng)應(yīng)用)一直在快速增長(zhǎng)。此外，電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)部門(mén)也有增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)未來(lái)幾十年將迅速擴(kuò)大。
德國(guó)：電池生產(chǎn)者承擔(dān)主要責(zé)任
依據(jù)德國(guó)關(guān)于電池回收法規(guī)的規(guī)定：在德國(guó)，電池生產(chǎn)和進(jìn)口商必須在政府登記，經(jīng)銷(xiāo)商要組織收回機(jī)制，同時(shí)用戶有義務(wù)將廢舊電池交給指定的回收機(jī)構(gòu)。這種生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度的落實(shí)和建立了完善電池回收體系。在立法方面，德國(guó)目前已建立了較完善的回收利用法律制度。
同時(shí)，德國(guó)環(huán)境部資助了兩個(gè)動(dòng)力電池回收利用示范項(xiàng)目(LiBRi項(xiàng)目和LithoRec項(xiàng)目)，對(duì)廢舊動(dòng)力電池進(jìn)行資源化利用進(jìn)行研究。
我國(guó)動(dòng)力電池主要哪有三種回收模式呢？
針對(duì)市場(chǎng)上出現(xiàn)的三種電池：軟包電池、硬殼方形電池還有圓柱形電池，比亞迪通過(guò)分析對(duì)比最終選擇了硬殼方形電池。主要有三個(gè)方面的考慮：
第一，雖然說(shuō)軟包電池單體的能量密度可以做的比方形高，但是整個(gè)電池系統(tǒng)要有熱管理模塊給電池進(jìn)行加熱和制冷。而軟包電池的熱管理模塊比硬殼方形要復(fù)雜，綜合分析比較，成組軟包電池的能量密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硬殼方形電池。
第二個(gè)原因，由于高能量密度材料的應(yīng)用，軟包電池的安全性不可控，因?yàn)檐洶姵厥强績(jī)蓪泳酆衔镎迟N在一起實(shí)現(xiàn)密封的；而硬殼方形電池是通過(guò)一個(gè)金屬鋁的焊接實(shí)現(xiàn)密封的。所以在密封性方面，硬殼方形電池要強(qiáng)于軟包電池。
第三個(gè)原因，當(dāng)出現(xiàn)熱失控的時(shí)候，軟包電池是沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)定向的排氣、排煙、排火的。但是硬殼方形電池是可以定向的設(shè)計(jì)一些特定的排氣、排火通道?？梢员ＷC即使某個(gè)單體失控了，可以通過(guò)排火通道釋放掉單體的能量，因?yàn)閱误w間有隔熱防火材料，所以其他的單體不受影響，整個(gè)系統(tǒng)也是安全的。
如果要滿足整車(chē)電力需求，圓柱形電池需要的數(shù)量會(huì)特別的多，滿足四五百公里的續(xù)航要求就要有6000-10000個(gè)電池。由于需求數(shù)量太多，所以在熱安全方面它要做單體隔離和防護(hù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硬殼方形。
所以一向以安全與技術(shù)著稱(chēng)的比亞迪最終選擇了硬殼方形電池，給消費(fèi)者帶來(lái)電動(dòng)車(chē)的美妙駕駛感受同時(shí)，還時(shí)刻關(guān)注著消費(fèi)者的安全。
模組與PACK深耕
在模組與PACK方面的設(shè)計(jì)，比亞迪是強(qiáng)調(diào)CTM（電芯組成模組后的有效利用值）和CTP（電芯組成PACK后的有效利用值），因?yàn)檎麄€(gè)電池包系統(tǒng)有很多的功能，但是真正能夠?qū)ζ?chē)提供續(xù)航里程的是它最核心的電芯部分，其他的輔助功能部件可以通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化達(dá)到精簡(jiǎn)的目的。比亞迪現(xiàn)在CTM可以做到94%，成本降低14%，減重減成本效果顯著。通過(guò)一些高強(qiáng)度的鋁合金、鎂鋁材料、碳纖維的應(yīng)用，使得CTP可以做到80%，對(duì)能量密度的提升有很大的幫助。
此外電池包采用的是扁平化的模組設(shè)計(jì)，單層模組設(shè)計(jì)比多層模組散熱性能好，葉輪管和熱交換器的布置也相對(duì)比較容易。相對(duì)于多層模組，單層模組的重心更低，抗震能力會(huì)更強(qiáng)，振動(dòng)時(shí)整個(gè)模態(tài)相對(duì)較高。Z方向上的高度較小，不會(huì)去壓縮車(chē)內(nèi)的乘坐空間，電池的離地間隙也會(huì)相對(duì)較大，可以保證整車(chē)有較好的通過(guò)性。
鋁托板的邊框用的是高強(qiáng)度鋁合金，并且里面有蜂窩結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，如果發(fā)生碰撞或者受到擠壓的時(shí)候，它可以潰散吸收能量，作為緩沖區(qū)間，保護(hù)內(nèi)部的電池不受影響。
重中之重-電池安全
比亞迪的新能源市場(chǎng)保有量很大，公司如果要持續(xù)發(fā)展下去做好電動(dòng)車(chē)，安全問(wèn)題必須被放在首要位置。在比亞迪內(nèi)部，電池安全是被定義為最高級(jí)別的，不允許出現(xiàn)任何安全問(wèn)題。
比亞迪從7個(gè)維度，4個(gè)層次考慮電池的安全，在每個(gè)維度跟層級(jí)都有對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施。從四個(gè)層次單體、模組到電池包、系統(tǒng)，七個(gè)維度可靠連接、高壓防護(hù)、碰撞、過(guò)充、短路和熱失控，全方位有效的保護(hù)電池安全。
拿過(guò)充防護(hù)來(lái)講，比亞迪有多個(gè)層級(jí)防護(hù)：首先是精準(zhǔn)探測(cè)電池的電壓，時(shí)時(shí)檢測(cè)電池的狀態(tài)。第二個(gè)層級(jí)就是BMS分級(jí)保護(hù)，充到不同的電壓有不同的措施，通過(guò)限流措施保護(hù)和切斷繼電器措施保護(hù)來(lái)控制充電的狀態(tài)。如果這兩級(jí)都失效之后，就是第三層保護(hù)——CID裝置，這是一個(gè)純硬件的保護(hù)裝置是比亞迪的專(zhuān)利技術(shù)，如果當(dāng)前面的電路防護(hù)都失效之后，電池繼續(xù)過(guò)充，電池過(guò)充導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力增高，CID是在單體上設(shè)計(jì)一個(gè)翻轉(zhuǎn)片，利用高壓讓反轉(zhuǎn)片翻轉(zhuǎn)來(lái)斷開(kāi)電路，因?yàn)殡姵匕碾姵貑误w是串聯(lián)的，只要有一節(jié)斷開(kāi)，整個(gè)回路就斷電了，就會(huì)防止電池過(guò)充。
如果連CID裝置也失效，還有熱失控預(yù)警，會(huì)提醒乘客汽車(chē)電池出現(xiàn)緊急問(wèn)題，為乘客預(yù)留出足夠的逃生時(shí)間。同時(shí)在電池模組的外面布置了隔熱材料包括航天用的耐高溫防火材料，可以做到即使有單體泄露，電池外部也看不到火；同時(shí)還配備有吸熱材料，讓電池的高溫不會(huì)立刻傳到車(chē)內(nèi)，保證乘客安全。
對(duì)于電池包來(lái)說(shuō)最危險(xiǎn)的就是來(lái)自于底部的剮蹭了，因?yàn)殡姵匕贾迷谲?chē)底的中間位置，前后左右都有來(lái)自于車(chē)身大梁的保護(hù)，下部是沒(méi)有任何車(chē)身保護(hù)，而且離地間隙有限，很容易發(fā)生底部剮蹭事故，比亞迪應(yīng)對(duì)這種情況在電池包底部做了一個(gè)雙層防護(hù)板，這樣做的好處是：一方面保證在發(fā)生碰撞時(shí)候可以潰縮吸能，即使在下層破裂的情況下還有上層的鋁板保護(hù)電池的安全；另一方面是同樣厚度的鋁板如果做成兩層中間留有空隙要比同樣厚度單層鋁板能承受更大的外界作用力。
電池的安全管家--BMS
我國(guó)動(dòng)力電池主要哪有三種回收模式呢？
電池管理系統(tǒng)BMS分為四個(gè)層級(jí)：第一個(gè)層級(jí)是對(duì)電池單體進(jìn)行管理，對(duì)電池的信息采集首先要準(zhǔn)確，要有足夠的精度和合適的頻率；第二個(gè)層級(jí)是要給整車(chē)提供電池所處的狀態(tài)信息，電池剩余多少電量，可以放出多少的功率，實(shí)時(shí)預(yù)估當(dāng)前溫度下的可用容量；第三個(gè)層級(jí)是功能安全，包括軟件的功能安全和硬件的功能安全；第四個(gè)層級(jí)是建立有后臺(tái)的云數(shù)據(jù)庫(kù)，在未來(lái)會(huì)加入AI的算法，更智能的來(lái)管理電池?？梢愿鶕?jù)整車(chē)傳感器來(lái)獲取整車(chē)所處的狀態(tài)，例如消費(fèi)者剛好在山頂充電，通過(guò)海拔傳感器，汽車(chē)就控制充電電壓不能充滿，如果剛好充滿電，下山就啟動(dòng)回饋充電，電池就會(huì)過(guò)充并損壞電池。
