退役动力蓄电池梯次利用现状、问题及对策
文/中国汽车技术研究中心有限公司 数据资源中心 吴 蒙
【摘 要】新能源汽车动力蓄电池退役后的梯次利用近年来受到广泛关注，发展速度较快。本文对国内外退役动力蓄电池梯次利用技术、成本可行性及涉及的关键因素等研究进展情况进行了总体梳理，并对国内外不同场景的梯次利用情况特点进行了总结，深入分析了梯次利用目前在成本控制、技术研发应用以及商业模式探索等方面存在的问题、产生原因，并提出对策。 【期刊名称】《资源再生》 【年(卷),期】2024(000)010 【总页数】4
【关键词】新能源汽车，退役动力蓄电池，梯次利用，回收
1 引言
为促进汽车产业转型升级，培育发展新动能，我国高度重视新能源汽车产业发展。2009-2012 年，我国新能源汽车共推广1.7 万辆，装配动力蓄电池约1.2GWh，2013 年以后新能源汽车大规模推广应用。在政策和市场环境的双重因素作用下，我国已成为全球新能源汽车产销大国，市场也由“培育期”逐渐进入“成熟期”。截至2024 年底，我国新能源汽车累计总产量超300 万辆，累计总销量超290 万辆。2024 年1-9 月，新能源汽车产销分别完成88.8 万辆和87.2 万辆，同比分别增长20.9%和20.8%，全国新能源汽车保有量超340 万辆。新能源汽车产业的快速发展，带动动力蓄电池装配量的快速上升。据行业专家从企业质保期限、电池循环寿命、车辆使用工况等方面综合测算，2024 年新能源汽车的动力蓄电池将进入规模化退役，预计到2024 年累计将超
过20 万吨（24.6GWh），如果按70%可用于梯次利用，大约有累计6 万吨电池需要报废处理[1]。
新能源汽车的动力蓄电池性能要求较高，当电池容量衰减至初始容量的80%以下时，将难以满足车辆的动力需求，但仍然可以满足其他的性能要求较低的应用领域。对退役动力蓄电池（以下简称“退役电池”）进行梯次利用，一方面可以实现动力蓄电池全生命周期的价值利用最大化利用，创造更多经济价值，在一定程度上降低新能源汽车产业链的总体成本，有利于更好地培育新能源汽车市场发展；另一方面，延长了退役电池的回收及处置周期，减少了废弃物的排放，大幅降低了退役电池回收处置的环境压力，更加符合国家绿色环保、循环、低碳生产方式的总体要求。
2 梯次利用研究进展
2.1 梯次利用技术研究进展
近年来，退役电池梯次利用已成为业界研究焦点，国内外研究机构、企业等在多个方面开展了相关研究，主要集中在构建退役电池梯次利用残值计算框架、退役电池重组成本计算、退役电池电网储能应用经济性及市场潜力评估以及退役电池梯次利用技术测试等方面。
Tong 等将退役锂离子动力蓄电池用在光伏离网电动充电系统中，并通过数值模拟和实验验证来分析系统的性能。美国阿贡国家实验室（ANL）研究量化评估了退役镍氢动力蓄电池的储能容量衰减规律，并发现退役的镍氢动力蓄电池在公共事业公司负荷管理、工商业非道路特种车辆、不间断电源（UPS）等三类梯次利用场景下较铅酸电池有更好储能效果；美国Sandia 国家实验室（SNL）的研究分析了退役电池的再应用成本，并构建了相应的经济性分析模
型，并分析梯次利用效果的关键要素包括电池模组的标准化、重组电池模块的人力成本、电动汽车用户参与电池二次利用的激励机制、电池容量保持率预测精度因素，而电网运行支撑、工商业/居民负荷跟踪及通信基站备用是电池梯次利用在近期有望实现应用场景。美国电力科学研究院（EPRI）的研究对比了铅酸、镍氢、锂离子及锂聚合物电池在电力系统、通信基站、UPS 电源等领域的应用前景。美国橡树岭国家实验室（ORNL）分析认为退役电池的回收及运输环节所导致的成本可达100 美元/kWh，在梯次利用总成本中占比最高[3]。 2.2 退役电池梯次利用流程
退役电池一般存在一致性较差、性能衰减等问题，需要对退役电池进行筛选，通过容量、内阻、自放电率、荷电状态等调整，确保参数一致再进行重组，将有助于保证梯次利用电池的性能。 2.2.1 单体电池筛选
目前，梯次利用行业对于退役电池的筛选主要测试筛选和大数据筛选两种方式。 测试筛选：主要包括外观筛选、静态开路电压测试、内阻筛选以及自放电率筛选，包括使用纳米CT 技术对电池单体内部三维结构进行定性和定量分析，并通过电池的外部化学参数来分析电池内部性能状态。近年来，也有发展出一些新技术，如接触式的超声无损检测技术，可通过超声信号与化学性能的关联或者直接扫描，实现对电池单体荷电（SOC）和健康状态（SOH）的快速高精度实时检测。
大数据筛选：新能源汽车生产或电池生产企业一般都会对运行的新能源汽车进行实施监测，对单体电池电压、SOC 等指标进行监控和分析。根据监控数据分析即可发现问题单体电池或问题单体电池所在的模组，将其筛除后，可不需要
退役动力蓄电池梯次利用现状、问题及对策
