動(dòng)力電池標準化對動(dòng)力電池回收影響
圖為中國汽車(chē)技術(shù)研究中心劉仕強博士做主題演講
為了幫助企業(yè)客觀(guān)分析2016年動(dòng)力電池行業(yè)運行情況，正確把握行業(yè)發(fā)展趨勢，加大動(dòng)力及儲能電池的開(kāi)發(fā)應用，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )和電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦，雙登集團股份有限公司、壹能（北京）網(wǎng)絡(luò )科技有限公司共同承辦的“2016年第五屆中國電池市場(chǎng)年會(huì )暨2016年第一屆動(dòng)力電池應用國際峰會(huì )、2016年第二屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì )”于11月14日在北京拉開(kāi)帷幕。本次年會(huì )聚集了來(lái)自政府主管部門(mén)領(lǐng)導、知名科研機構專(zhuān)家、新能源汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的企業(yè)家、投資機構代表以及媒體記者等500多人參會(huì )。
在本次會(huì )議上，中國汽車(chē)技術(shù)研究中心新能源汽車(chē)實(shí)驗室高級項目經(jīng)理劉仕強博士做了題為《動(dòng)力電池標準化對動(dòng)力電池回收影響》的專(zhuān)題報告，以下是根據速記整理的內容，未經(jīng)本人審核，僅供參考。
劉仕強：我們主要題目就是“基于全生命周期監測的動(dòng)力電池循環(huán)利用模式”。這個(gè)報告主要分為幾個(gè)部分，其中就是驅動(dòng)因素、法律政策、規范條件，大概七個(gè)部分。
第一個(gè)驅動(dòng)因素，主要來(lái)自于資源跟環(huán)境，資源，我們2015年的時(shí)候整個(gè)國內大量銷(xiāo)量37.9萬(wàn)輛的新能源車(chē)，“十二五”期間圓滿(mǎn)完成了50萬(wàn)的指標，通過(guò)計劃到2020年銷(xiāo)量將達到200萬(wàn)輛，整個(gè)保有量應該會(huì )超過(guò)500萬(wàn)輛，形勢很好，但是后邊的事情也很?chē)谰?，這么多新能源車(chē)，隨著(zhù)出現的就是大量的報廢電池出現，能夠有多少呢？預計2020年會(huì )有超過(guò)34萬(wàn)噸的廢舊電池，這些廢舊電池如何處理？將是整個(gè)社會(huì )面臨的一個(gè)很重要的問(wèn)題。這些廢舊電池也會(huì )帶來(lái)三個(gè)比較嚴重的因素，第一，資源。我們知道雖然咱們國家號稱(chēng)地大物博，但實(shí)際上我們還是應該比較清醒的認識到，在資源方面我們還是比較匱乏的。第二，動(dòng)力電池對環(huán)境的污染，因為它的電解液、因為里面的一些重金屬，對環(huán)境都會(huì )造成一定的污染。第三，電池的擱置，平時(shí)儲存過(guò)程中，都會(huì )有安全性，我們希望電池淘汰下來(lái)或者在車(chē)上用的過(guò)程中，不要對環(huán)境、對社會(huì )造成安全問(wèn)題。所以從這幾方面討論，電池從車(chē)上淘汰下來(lái)必須要先利用然后再回收。
第二點(diǎn)，成本。這個(gè)成本的壓力應該是制約整個(gè)新能源車(chē)大面積推廣的一個(gè)比較重要的因素。大家應該都比較清楚，現在電動(dòng)汽車(chē)電池系統應該占了新能源車(chē)比較大的比重。實(shí)際上電池容量衰減到80%的時(shí)候基本上應該從車(chē)上淘汰下來(lái)了，然后能量衰減到80%，在整個(gè)實(shí)際的全生命周期中只占大概不到40%，就是說(shuō)如果你從80%直接進(jìn)入到回收，我去回收原材料，相當于接近60%的能量浪費掉了。什么意思呢？打個(gè)比方說(shuō)，現在電池是2元/Wh，咱們的車(chē)只用了8毛錢(qián)，剩下還有1.2元當廢品扔了?，F實(shí)的情況是，你這1.2元不光扔掉，而且還要再給回收錢(qián)點(diǎn)錢(qián)他才幫你回收。所以我們提出來(lái)，從車(chē)上淘汰下來(lái)之后，應該先進(jìn)行梯次利用，我們要把電池剩余的價(jià)值榨干，讓它的全生命周期的使用壽命延長(cháng)，把它的使命成本進(jìn)一步的降低。
從節約資源到保護環(huán)境、到消除安全隱患這三個(gè)角度出發(fā)，我們覺(jué)得動(dòng)力蓄電池的循環(huán)利用這是一個(gè)勢在必行的事情。還有一點(diǎn)，我們做新能源車(chē)，我們做純電動(dòng)車(chē)，這是一個(gè)節能環(huán)保的好事情，我們也不希望再過(guò)10年、20年或者更長(cháng)遠一點(diǎn)，我們甚至是我們自己的子孫后代周?chē)屢欢褟U舊的電動(dòng)車(chē)或者一堆電池環(huán)繞著(zhù)，一個(gè)是不安全，另外一個(gè)，整天聞電解液的味道也很難受。所以國家現在在法律政策這塊都有比較多的文件來(lái)支持這個(gè)工作，一個(gè)就是法律方面，像《環(huán)境保護法》、《清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》、《固體廢物污染環(huán)境防治法》、《循環(huán)經(jīng)濟促進(jìn)法》，都會(huì )這方面有要求。另外像一些重要的文件，《節能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃》，還有《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快新能源汽車(chē)推廣應用的指導意見(jiàn)》，對廢舊電池回收和管理體系都有明確的要求。還有政策方面，《汽車(chē)產(chǎn)品回收利用技術(shù)政策》，包括《電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用技術(shù)政策》，也對管理范圍、責任主體和其他一些方向性的要求。除了這些現在還有一些規范管理條件，工信部在去年3月份發(fā)的《汽車(chē)動(dòng)力蓄電池行業(yè)規范條件》第6條，就是售后服務(wù)能力，對電池系統的企業(yè)有一個(gè)明確的要求，要求系統的企業(yè)必須有一個(gè)明確的回收渠道，來(lái)對自己的產(chǎn)品進(jìn)行回收。此外，今年的2月份，新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池綜合行業(yè)規范條件，這里邊也有比較明確的要求，像對梯次利用、資源再生利用、原材料的能量回收利用，都有一些要求。除了這個(gè)之外，現在正在研究編制的是《新能源汽車(chē)廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規范公告管理暫行辦法》，這個(gè)《暫行辦法》最基本的原則就是，落實(shí)生產(chǎn)者責任延伸制度，而且是堅持這個(gè)產(chǎn)品全生命周期。同時(shí)，在這塊工作當中，已經(jīng)啟動(dòng)了動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品的編碼制度，我們希望通過(guò)這個(gè)編碼制度為動(dòng)力蓄電池建立一個(gè)身份證，他是一個(gè)具有惟一性的，而且能夠伴隨這個(gè)電池從生到死全生命周期的一個(gè)相當于指標，能夠保障蓄電池的產(chǎn)品它的來(lái)源可查、去向可追，而且能夠對各個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行把控。這個(gè)《暫行辦法》還鼓勵產(chǎn)學(xué)研的一些合作，并且推動(dòng)動(dòng)力蓄電池回收利用模式的一些創(chuàng )新，后續也會(huì )建立一些相應的激勵機制。
標準，現在車(chē)用動(dòng)力電池回收利用這個(gè)大系列的標準，這個(gè)標準里邊得有接近20項標準，現在有2項標準拆解規范跟云能檢測進(jìn)入了報批階段，今年大概7月份的時(shí)候已經(jīng)啟動(dòng)了4項標準的起草計劃，同時(shí)今年年初已經(jīng)將有幾項標準列入計劃，還有一些標準列入意見(jiàn)，預計今年年初有一些能夠進(jìn)一步發(fā)布。
說(shuō)了這么多，我們一個(gè)很?chē)谰默F實(shí)，為什么呢？動(dòng)力蓄電池梯次利用方面，不管是國外還是國內，現在依舊處于一個(gè)研究示范運行的階段，像三菱公司他們參與的日本跟法國合作的一個(gè)儲能系統的示范工程，他們就是用三菱包括標致雪鐵龍的一些新能源車(chē)的蓄電池進(jìn)行了小范圍的儲能。美國的能源不他們支持了美國NREL實(shí)驗室，他們專(zhuān)門(mén)針對PHEV/EV動(dòng)力電池二次利用做了研究。但是這些研究目前還是處于一個(gè)發(fā)展中，實(shí)驗室層面的模擬運行或者小范圍的儲能基站的運行這樣的階段。同時(shí)國家電網(wǎng)《電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池梯次利用技術(shù)研究與示范》，三家單位承擔這個(gè)工作，在北京這邊建立了一個(gè)汽車(chē)動(dòng)力電池系統梯次利用與回收示范縣，河南那邊是有一個(gè)混合微電網(wǎng)系統，在江西電科院建立了一個(gè)百KWh的風(fēng)光儲示范運行。我們參與到這個(gè)項目中來(lái)，主要做了電池的壽命評估、不同使用階段的性能分析跟表征的一些研究。
最主要的，現在阻止或者影響它梯次利用一個(gè)大規模推廣和產(chǎn)業(yè)化運行的比較多的因素，我們覺(jué)得主要有幾點(diǎn)，一個(gè)是，市場(chǎng)機制不健全，政策法規不完善。還有缺乏歷史數據，我不知道這個(gè)電池之前是怎么用的，用的好不好。還有一點(diǎn)，后面這個(gè)利用場(chǎng)景是不確定的，我這個(gè)電池淘汰下來(lái)之后用在哪兒我不知道。對電池進(jìn)行拆解，一是成本太高，二是風(fēng)險太高，因為你拆解過(guò)程中會(huì )涉及到很多安全隱患。還有一個(gè)比較重要的是，新電池都不可能完全安全的東西，電池已經(jīng)老化后，它的安全隱患是一個(gè)什么狀態(tài)。我們針對這幾個(gè)主要因素或者說(shuō)屏障有一個(gè)解決方案。歷史數據，我們會(huì )建立一個(gè)運行數據庫，電池模塊的標準不統一，這涉及到拆解的過(guò)程，這塊就會(huì )專(zhuān)門(mén)對電池模塊進(jìn)行規格的標準化。性能跟壽命的不確定，我們第一，會(huì )分析它的歷史數據，同時(shí)還會(huì )對它的健康狀況進(jìn)行評估。另外，電池老化后的安全性，一個(gè)會(huì )有一個(gè)監控系統，對他進(jìn)行實(shí)時(shí)的安全隱患的排查，對它運行的保障。還有一點(diǎn)，我們還會(huì )對老化后的電池安全性進(jìn)行研究，確認老化后的安全性是什么狀態(tài)。
我們需要將這些解決方案串起來(lái)，孤零零的列在這兒是沒(méi)有什么用的，我們提出這樣一個(gè)路線(xiàn)，動(dòng)力電池全生命周期監測和循環(huán)利用，主要就是從生產(chǎn)、使用、監控、評價(jià)到再集成、到回收利用各個(gè)層級。其中監控系統是它的一個(gè)基礎，這個(gè)監控系統相當于是，我們要在這個(gè)監控系統里邊建立一個(gè)數據庫，這個(gè)數據庫首先要依賴(lài)于現在正在制定的汽車(chē)動(dòng)力電池編碼標準，這個(gè)數據庫中所有的數據都是具有惟一性的，而且是實(shí)時(shí)上傳的。除了這一步之外，只有數據不分析或者說(shuō)不對它進(jìn)行判定的話(huà)是沒(méi)有意義的，所以必須要進(jìn)行第二步工作，就是電池健康狀態(tài)的評級，電池狀態(tài)評級是是整個(gè)過(guò)程中一個(gè)最核心的東西，我們要根據監控系統中采集到的數據，它的數據庫，對電池現在運行什么狀態(tài)，對它進(jìn)行一個(gè)判定，同時(shí)，我們還要結合后續的再利用的場(chǎng)景，包括狀態(tài)比較好，我可以利用到稍微好一點(diǎn)的領(lǐng)域，包括電網(wǎng)儲能或者是分布式儲能的系統中。如果你的狀態(tài)不好，我是不是就可以直接運行到家庭儲能，或者一些比較低要求的地方。還有一種，我根據參數的一些分析，發(fā)現你現在確實(shí)就是不行了，壽命必須終止，才要直接進(jìn)入到最后的材料回收。
這個(gè)過(guò)程我們就不光會(huì )考量你在車(chē)上怎么使用，而且也不光是監控車(chē)上的具體參數，是會(huì )監控整個(gè)電池全生命周期所有的運行，這樣的話(huà)這個(gè)過(guò)程，不管你要運用哪個(gè)場(chǎng)景當中去，你在前一個(gè)場(chǎng)景的所有使用狀態(tài)，所有的運行參數都是一個(gè)可追溯的、可查的。在他的監控狀態(tài)評級完之后，就要進(jìn)行到后續的再重組，再重組方面相對而言還是比較簡(jiǎn)單，我們建議還是做大模塊級別，為什么呢？如果將模塊再拆借成電芯，第一，它的成本是很高的，第二，它具有很大的風(fēng)險。因為我們之前做過(guò)相應的工作，把模塊拆成電芯，然后對電芯進(jìn)行測試，但是發(fā)現拆的過(guò)程中火花四射，安全隱患很大。所以我們建議，在模塊這個(gè)層級來(lái)進(jìn)行再組合、再利用。為了進(jìn)一步推動(dòng)這個(gè)工作，現在在模塊標準化工作也已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng)了。
還有一點(diǎn)，可能現在行業(yè)里邊有一些企業(yè)還有一種模式，它的電芯比較容易拆，而且電芯拆完之后還可以通過(guò)一些注液孔，往里面添加二次的電解液，相當于讓電池有了一個(gè)全新的生命，重新注射電解液的這些電池可以用到像電動(dòng)自行車(chē)或者是其他的一些領(lǐng)域當中，這個(gè)也是一種比較新的模式，是值得探討的。
現在動(dòng)力電池梯次利用還是比較困難的事情，因為這是需要多個(gè)領(lǐng)域、多各行業(yè)的事情，既包括電芯的生產(chǎn)，也包括在車(chē)輛端的使用，同時(shí)會(huì )涉及到像電網(wǎng)儲能，包括基站的備電，包括家庭儲能、低速電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)等很多領(lǐng)域，這就需要不同的行業(yè)、不同的領(lǐng)域在政策、標準各個(gè)方面大家互相配合，爭取把這個(gè)事情共同的來(lái)做好。我們也希望，經(jīng)過(guò)3—5年的時(shí)間，我們能夠通過(guò)跨行業(yè)的這種多方面的合作，來(lái)形成可以復制的動(dòng)力電池一個(gè)再利用的常態(tài)式閉環(huán)的模式，所以我們現在已經(jīng)牽頭國內在整車(chē)廠(chǎng)、電池廠(chǎng)，包括動(dòng)力電池回收廠(chǎng)、材料廠(chǎng)，也包括做前端技術(shù)研究的高校，我們成立了一個(gè)車(chē)用動(dòng)力電池梯次利用循環(huán)技術(shù)聯(lián)盟，我們聯(lián)盟預計是本周五會(huì )在天津開(kāi)啟動(dòng)會(huì )，隨后我們也會(huì )向大家匯報進(jìn)一步的工作，也希望大家給予更多的關(guān)注。謝謝！
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