動(dòng)力電池的生命周期一般包括生產(chǎn)、使用、報(bào)廢、分解以及再利用。車用動(dòng)力電池的電池容量降低為80%后，其充放電性能將不能滿足汽車行駛的要求，需要報(bào)廢，此類動(dòng)力電池除了化學(xué)活性下降外，電池內(nèi)部的化學(xué)成分井沒(méi)有發(fā)生改變，其中仍有20%容量可用于電量需求較小的領(lǐng)域，即電池容量低于60%才不再具有使用價(jià)值，因此電動(dòng)汽車使用的電池容量?jī)H占動(dòng)力電池全生命周期可用容量的50%，若從電動(dòng)汽車上拆卸下來(lái)的電池直接拆解回收，將造成50%的能量浪費(fèi)，因此可以將這類電池重組后，梯次應(yīng)用于比汽車電能要求更低的場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)電池容量的充分利用。

一、動(dòng)力電池回收再利用概述

近幾年，隨著動(dòng)力電池回收政策的相繼完善以及回收技術(shù)的成熟，國(guó)內(nèi)外電池梯次利用市場(chǎng)也逐步建立。梯次利用企業(yè)回收退役的動(dòng)力電池，然后在自動(dòng)拆解線上將電池包拆解下來(lái)，得到電池模塊，再對(duì)電池模塊進(jìn)行分揀，將可用容量大且利用價(jià)值高的模塊進(jìn)行重組，再加入電池管理系統(tǒng)（BMS）、電池外殼等，得到新的電池包。

下圖為退役動(dòng)力電池詳細(xì)的梯次利用流程，動(dòng)力電池梯次利用企業(yè)從電池廠、主機(jī)廠、4S店以及消費(fèi)者手中回收退役的動(dòng)力電池，將回收到的廢舊電池運(yùn)輸?shù)诫姵刈詣?dòng)拆解線上，把拆解下來(lái)的電池包等材料銷告給金屬提煉企業(yè)或材料回收企業(yè)實(shí)現(xiàn)材料的回收，再將拆解得到的電池模塊通過(guò)檢測(cè)分級(jí)，把電池模塊按照容量分類，然后將一致性好且具有相同容量的電池模塊重組，再加入電池管理系統(tǒng)及電池包等得到梯次利用電池，最終通過(guò)檢測(cè)認(rèn)證將合格的電池根據(jù)需求銷售給終端客戶，應(yīng)用于通信基站儲(chǔ)能、低速電動(dòng)車等領(lǐng)域。

二、通信儲(chǔ)能領(lǐng)域再利用分析

梯次利用動(dòng)力電池儲(chǔ)能是一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程，它涉及電池提供單位、新能源發(fā)電廠、建設(shè)儲(chǔ)能電站以及通過(guò)電網(wǎng)向電力用戶輸送用電等過(guò)程

圖表2梯次利用電池儲(chǔ)能的基本流程圖

資料來(lái)源：一覽眾咨詢

隨著我國(guó)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，通訊基站對(duì)電池的需求量也逐年上升，而通訊基站對(duì)電池壽命和安全性又有較高要求。考慮到鉛酸電池成本低，目前我國(guó)通訊基站多采用鉛酸電池作為備用電源，而鋰離子電池在循環(huán)壽命、能量密度、高溫性能等方面具有比鉛酸電池更大的優(yōu)勢(shì)，此外退役動(dòng)力電池在成本上又大幅度下降，特別是磷酸鐵鋰電池退役后仍在各方面表現(xiàn)出很強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，因此將退役磷酸鐵鋰電池應(yīng)用在通信基站領(lǐng)域，將具有很大優(yōu)勢(shì)。

目前鉛酸電池的循環(huán)壽命約為400-600次，能量密度約40-45Wh/kg，市場(chǎng)價(jià)格約為10000元/噸。磷酸鐵鋰電池的循環(huán)壽命可達(dá)4000-5000次，成組之后循環(huán)壽命雖有一定下降，但也可以達(dá)到1000-2000次，即使在汽車上退役下來(lái)的動(dòng)力電池，容量低于80%，但再重組之后的循環(huán)次數(shù)也在400-1000次，此外，隨著技術(shù)的成熟，電池循環(huán)次數(shù)也將不斷提升。

（詳細(xì)數(shù)據(jù)分析見(jiàn)一覽眾咨詢出版的《2018-2023年新能源汽車動(dòng)力電池回收再利用市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告》）

就我國(guó)鐵塔基站而言，單座基站約需要備用電池容量30kWh，按照車用動(dòng)力電池容量低于80%退役及低于60%報(bào)廢來(lái)算，需要約60kWh的退役動(dòng)力電池，相當(dāng)于一輛純電動(dòng)乘用車的動(dòng)力電池容量。為保證重組電池的一致性，可將同一輛純電動(dòng)汽車退役下來(lái)的動(dòng)力電池模組進(jìn)行單個(gè)或多個(gè)重組，重組后的電池模塊即可滿足鐵塔基站的供電需求。若檢測(cè)到一個(gè)模組出現(xiàn)問(wèn)題，可對(duì)此模組進(jìn)行單獨(dú)替換即可解決電池模塊一致性的問(wèn)題題，有效地避免了退役動(dòng)力電池一致性差的問(wèn)題。

自2018年停止采購(gòu)鉛酸電池的中國(guó)鐵塔，已是推廣鋰電池梯次利用的“領(lǐng)頭羊”。最新數(shù)據(jù)顯示，截至目前，中國(guó)鐵塔已在31個(gè)省市約12萬(wàn)座基站開(kāi)展梯次利用電池備電應(yīng)用，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。此外，國(guó)家電網(wǎng)也在嘗試建設(shè)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。而深圳比亞迪、國(guó)軒高科等企業(yè)也開(kāi)發(fā)了適用于備電、風(fēng)光電儲(chǔ)能的梯次利用電池產(chǎn)品，部分企業(yè)甚至開(kāi)始探索“以租代售”的新商(參數(shù)|圖片)業(yè)模式。

三、低速車領(lǐng)域再利用分析

近年來(lái)，我國(guó)低速車領(lǐng)域也發(fā)展迅速，保有量超過(guò)500萬(wàn)輛。三輪車保有量達(dá)到6000萬(wàn)輛。面對(duì)前景廣闊的低速車市場(chǎng)，若將電動(dòng)汽車上退役下來(lái)的動(dòng)力電池用于低速車領(lǐng)域，將獲得較快發(fā)展。（詳細(xì)數(shù)據(jù)分析見(jiàn)一覽眾咨詢出版的《2018-2023年新能源汽車動(dòng)力電池回收再利用市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告》）

四、動(dòng)力電池梯次利用存在的問(wèn)題

在理想的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)汽車退役電池仍有很高的容量，電壓內(nèi)阻等電性能指標(biāo)也都滿足儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用，如果退役電池可以不經(jīng)過(guò)任何加工改造，直接應(yīng)用在儲(chǔ)能領(lǐng)域是最節(jié)能經(jīng)濟(jì)的利用方法。但這種情況下還會(huì)遇到以下問(wèn)題：一是電動(dòng)汽車與儲(chǔ)能領(lǐng)域中應(yīng)用的鋰離子電池系統(tǒng)遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同；二是儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)﹄姵氐臏囟刃阅芤蟾?，如果要?shí)現(xiàn)梯次利用首先要判定退役電池能否滿足溫度要求。實(shí)際情況中，電動(dòng)車上退役的電池組中，會(huì)有小部分電芯單體不滿足電性能要求，那么如何拆卸電池組、篩選和評(píng)價(jià)電芯性能、預(yù)測(cè)電池壽命將是整個(gè)梯次利用過(guò)程中最重要也是最復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題。

1、動(dòng)力電池與儲(chǔ)能電池遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同

電動(dòng)汽車與儲(chǔ)能領(lǐng)域中應(yīng)用的鋰離子電池系統(tǒng)各自遵循相關(guān)的技術(shù)、接口、通信等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比兩種不同應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)、接口與通訊協(xié)議可看出兩者仍存在一定的差異，其給退役鋰離子動(dòng)力電池的梯次利用帶來(lái)了障礙，最有利的方法是相關(guān)機(jī)構(gòu)可以溝通電動(dòng)車用領(lǐng)域與儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域各個(gè)方面的利益訴求，實(shí)現(xiàn)車用電池模塊與儲(chǔ)能領(lǐng)域模塊的通用性設(shè)計(jì)，最大程度地減少電池模塊在不同壽命周期的轉(zhuǎn)變過(guò)程中所遇到的技術(shù)障礙。

2、儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)﹄姵氐臏囟刃阅芤蟾?br/>
在電動(dòng)車用途中的動(dòng)態(tài)應(yīng)用條件下，對(duì)電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗震性能、防水性能等的要求較儲(chǔ)能用途中的靜態(tài)使用更加嚴(yán)苛，在這個(gè)方面上電動(dòng)車用動(dòng)力電池進(jìn)入儲(chǔ)能領(lǐng)域不存在技術(shù)問(wèn)題。

但是儲(chǔ)能用電池對(duì)溫度性能的要求更高，因?yàn)閮?chǔ)能領(lǐng)域的電池常常應(yīng)用在溫度變化幅度大的環(huán)境中，而溫度是影響電池性能的一個(gè)非常重要的因素。這樣的應(yīng)用環(huán)境就要求退役動(dòng)力電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域梯次利用時(shí)，有非常寬的工作溫度范圍，并且能保證溫度在短時(shí)間變化時(shí)電池的性能受到的影響程度在可控范圍內(nèi)。

因此，要實(shí)現(xiàn)退役動(dòng)力電池儲(chǔ)能領(lǐng)域的梯次利用，如何評(píng)價(jià)電芯在不同溫度下的電性能、分析電池容量衰減機(jī)理，并建立壽命預(yù)測(cè)模型來(lái)評(píng)估電池壽命至關(guān)重要。

3、基于容量衰減機(jī)理分析建立電池壽命預(yù)測(cè)模型

無(wú)論電池應(yīng)用在哪一領(lǐng)域，都需要在規(guī)定的質(zhì)保期內(nèi)可以滿足工作要求。退役電池如要實(shí)現(xiàn)在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用，首先要判定退役電池是否滿足儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)﹄姵氐囊?。此外，分析不同溫度下的容量衰減機(jī)理，合理的預(yù)測(cè)電池壽命，才能明確電池是否可以在質(zhì)保期內(nèi)滿足工作要求。分析不同溫度下的容量衰減機(jī)理，建立合理的電池壽命預(yù)測(cè)模型是亟待解決的技術(shù)難題。目標(biāo)是針對(duì)典型的退役動(dòng)力電池進(jìn)行測(cè)試，并在分析測(cè)試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，研究討論容量衰減機(jī)制，建立一些基礎(chǔ)的預(yù)測(cè)電池壽命模型。目前國(guó)內(nèi)有一些企業(yè)和研究所一直非常注重這一方面的研究，現(xiàn)已有了一定的技術(shù)積累，已建立了鋰電池的容量衰減模型。

4、梯次利用逆向物流系統(tǒng)較為復(fù)雜

將電動(dòng)車退役電池回收后進(jìn)行梯次利用的過(guò)程是廢舊品處理的過(guò)程，屬于逆向物流的范疇。如要使廢舊電池能夠得到合理的再利用，完善相關(guān)立法，建立廢舊電池逆向物流系統(tǒng)是必要的。在退役動(dòng)力電池的梯次利用和回收這一逆向物流過(guò)程中，即使國(guó)家相關(guān)部門頒布了《廢舊電池污染防治技術(shù)政策》規(guī)定，實(shí)際操作中總難以落實(shí)。這也從側(cè)面說(shuō)明了逆向物流的復(fù)雜性。

逆向物流不同于常見(jiàn)的正向物流，這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)需要從客戶手中回收用過(guò)的、過(guò)時(shí)的或者損壞的產(chǎn)品開(kāi)始，對(duì)退回的電池進(jìn)行回收、分類、檢驗(yàn)、拆卸、再生產(chǎn)及報(bào)廢處理等活動(dòng)，經(jīng)過(guò)處理和修整達(dá)到完好后可重新融入正向物流。另外，廢舊電池梯次利用的逆向物流回收模式不只一種，對(duì)應(yīng)有不同的經(jīng)濟(jì)模型，選擇不同的模式對(duì)應(yīng)成本也會(huì)不同?？筛鶕?jù)選擇的經(jīng)濟(jì)模型建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而分析不同回收模式的成本。

由于客戶的種類不同，回收的方式、地點(diǎn)等都會(huì)存在較大差異，所以企業(yè)若要開(kāi)展動(dòng)力鋰電池的梯次利用，還需要根據(jù)不同的客戶情況制定不同的回收方案。只有綜合考慮各方面因素，建立完善的動(dòng)力電池回收體系，才能打通鋰電池梯次利用的又一個(gè)制約瓶頸，實(shí)現(xiàn)廢舊電池的再次利用。