動力電池標準化對動力電池回收影響
圖為中國汽車技術研究中心劉仕強博士做主題演講
為了幫助企業(yè)客觀分析2016年動力電池行業(yè)運行情況，正確把握行業(yè)發(fā)展趨勢，加大動力及儲能電池的開發(fā)應用，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會和電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦，雙登集團股份有限公司、壹能（北京）網(wǎng)絡科技有限公司共同承辦的“2016年第五屆中國電池市場年會暨2016年第一屆動力電池應用國際峰會、2016年第二屆中國電池行業(yè)智能制造研討會”于11月14日在北京拉開帷幕。本次年會聚集了來自政府主管部門領導、知名科研機構(gòu)專家、新能源汽車動力電池產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的企業(yè)家、投資機構(gòu)代表以及媒體記者等500多人參會。
在本次會議上，中國汽車技術研究中心新能源汽車實驗室高級項目經(jīng)理劉仕強博士做了題為《動力電池標準化對動力電池回收影響》的專題報告，以下是根據(jù)速記整理的內(nèi)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(jiān)測的動力電池循環(huán)利用模式”。這個報告主要分為幾個部分，其中就是驅(qū)動因素、法律政策、規(guī)范條件，大概七個部分。
第一個驅(qū)動因素，主要來自于資源跟環(huán)境，資源，我們2015年的時候整個國內(nèi)大量銷量37.9萬輛的新能源車，“十二五”期間圓滿完成了50萬的指標，通過計劃到2020年銷量將達到200萬輛，整個保有量應該會超過500萬輛，形勢很好，但是后邊的事情也很嚴峻，這么多新能源車，隨著出現(xiàn)的就是大量的報廢電池出現(xiàn)，能夠有多少呢？預計2020年會有超過34萬噸的廢舊電池，這些廢舊電池如何處理？將是整個社會面臨的一個很重要的問題。這些廢舊電池也會帶來三個比較嚴重的因素，第一，資源。我們知道雖然咱們國家號稱地大物博，但實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)境都會造成一定的污染。第三，電池的擱置，平時儲存過程中，都會有安全性，我們希望電池淘汰下來或者在車上用的過程中，不要對環(huán)境、對社會造成安全問題。所以從這幾方面討論，電池從車上淘汰下來必須要先利用然后再回收。
第二點，成本。這個成本的壓力應該是制約整個新能源車大面積推廣的一個比較重要的因素。大家應該都比較清楚，現(xiàn)在電動汽車電池系統(tǒng)應該占了新能源車比較大的比重。實際上電池容量衰減到80%的時候基本上應該從車上淘汰下來了，然后能量衰減到80%，在整個實際的全生命周期中只占大概不到40%，就是說如果你從80%直接進入到回收，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？打個比方說，現(xiàn)在電池是2元/Wh，咱們的車只用了8毛錢，剩下還有1.2元當廢品扔了。現(xiàn)實的情況是，你這1.2元不光扔掉，而且還要再給回收錢點錢他才幫你回收。所以我們提出來，從車上淘汰下來之后，應該先進行梯次利用，我們要把電池剩余的價值榨干，讓它的全生命周期的使用壽命延長，把它的使命成本進一步的降低。
從節(jié)約資源到保護環(huán)境、到消除安全隱患這三個角度出發(fā)，我們覺得動力蓄電池的循環(huán)利用這是一個勢在必行的事情。還有一點，我們做新能源車，我們做純電動車，這是一個節(jié)能環(huán)保的好事情，我們也不希望再過10年、20年或者更長遠一點，我們甚至是我們自己的子孫后代周圍讓一堆廢舊的電動車或者一堆電池環(huán)繞著，一個是不安全，另外一個，整天聞電解液的味道也很難受。所以國家現(xiàn)在在法律政策這塊都有比較多的文件來支持這個工作，一個就是法律方面，像《環(huán)境保護法》、《清潔生產(chǎn)促進法》、《固體廢物污染環(huán)境防治法》、《循環(huán)經(jīng)濟促進法》，都會這方面有要求。另外像一些重要的文件，《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，還有《國務院辦公廳關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》，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，《汽車產(chǎn)品回收利用技術政策》，包括《電動汽車動力蓄電池回收利用技術政策》，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(xiàn)在還有一些規(guī)范管理條件，工信部在去年3月份發(fā)的《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》第6條，就是售后服務能力，對電池系統(tǒng)的企業(yè)有一個明確的要求，要求系統(tǒng)的企業(yè)必須有一個明確的回收渠道，來對自己的產(chǎn)品進行回收。此外，今年的2月份，新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合行業(yè)規(guī)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。除了這個之外，現(xiàn)在正在研究編制的是《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法》，這個《暫行辦法》最基本的原則就是，落實生產(chǎn)者責任延伸制度，而且是堅持這個產(chǎn)品全生命周期。同時，在這塊工作當中，已經(jīng)啟動了動力蓄電池產(chǎn)品的編碼制度，我們希望通過這個編碼制度為動力蓄電池建立一個身份證，他是一個具有惟一性的，而且能夠伴隨這個電池從生到死全生命周期的一個相當于指標，能夠保障蓄電池的產(chǎn)品它的來源可查、去向可追，而且能夠?qū)Ω鱾€節(jié)點進行把控。這個《暫行辦法》還鼓勵產(chǎn)學研的一些合作，并且推動動力蓄電池回收利用模式的一些創(chuàng)新，后續(xù)也會建立一些相應的激勵機制。
標準，現(xiàn)在車用動力電池回收利用這個大系列的標準，這個標準里邊得有接近20項標準，現(xiàn)在有2項標準拆解規(guī)范跟云能檢測進入了報批階段，今年大概7月份的時候已經(jīng)啟動了4項標準的起草計劃，同時今年年初已經(jīng)將有幾項標準列入計劃，還有一些標準列入意見，預計今年年初有一些能夠進一步發(fā)布。
說了這么多，我們一個很嚴峻的現(xiàn)實，為什么呢？動力蓄電池梯次利用方面，不管是國外還是國內(nèi)，現(xiàn)在依舊處于一個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儲能系統(tǒng)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的蓄電池進行了小范圍的儲能。美國的能源不他們支持了美國NREL實驗室，他們專門針對PHEV/EV動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發(fā)展中，實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。同時國家電網(wǎng)《電動汽車動力電池梯次利用技術研究與示范》，三家單位承擔這個工作，在北京這邊建立了一個汽車動力電池系統(tǒng)梯次利用與回收示范縣，河南那邊是有一個混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，在江西電科院建立了一個百KWh的風光儲示范運行。我們參與到這個項目中來，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(xiàn)在阻止或者影響它梯次利用一個大規(guī)模推廣和產(chǎn)業(yè)化運行的比較多的因素，我們覺得主要有幾點，一個是，市場機制不健全，政策法規(guī)不完善。還有缺乏歷史數(shù)據(jù)，我不知道這個電池之前是怎么用的，用的好不好。還有一點，后面這個利用場景是不確定的，我這個電池淘汰下來之后用在哪兒我不知道。對電池進行拆解，一是成本太高，二是風險太高，因為你拆解過程中會涉及到很多安全隱患。還有一個比較重要的是，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什么狀態(tài)。我們針對這幾個主要因素或者說屏障有一個解決方案。歷史數(shù)據(jù)，我們會建立一個運行數(shù)據(jù)庫，電池模塊的標準不統(tǒng)一，這涉及到拆解的過程，這塊就會專門對電池模塊進行規(guī)格的標準化。性能跟壽命的不確定，我們第一，會分析它的歷史數(shù)據(jù)，同時還會對它的健康狀況進行評估。另外，電池老化后的安全性，一個會有一個監(jiān)控系統(tǒng)，對他進行實時的安全隱患的排查，對它運行的保障。還有一點，我們還會對老化后的電池安全性進行研究，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，孤零零的列在這兒是沒有什么用的，我們提出這樣一個路線，動力電池全生命周期監(jiān)測和循環(huán)利用，主要就是從生產(chǎn)、使用、監(jiān)控、評價到再集成、到回收利用各個層級。其中監(jiān)控系統(tǒng)是它的一個基礎，這個監(jiān)控系統(tǒng)相當于是，我們要在這個監(jiān)控系統(tǒng)里邊建立一個數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)庫首先要依賴于現(xiàn)在正在制定的汽車動力電池編碼標準，這個數(shù)據(jù)庫中所有的數(shù)據(jù)都是具有惟一性的，而且是實時上傳的。除了這一步之外，只有數(shù)據(jù)不分析或者說不對它進行判定的話是沒有意義的，所以必須要進行第二步工作，就是電池健康狀態(tài)的評級，電池狀態(tài)評級是是整個過程中一個最核心的東西，我們要根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中采集到的數(shù)據(jù)，它的數(shù)據(jù)庫，對電池現(xiàn)在運行什么狀態(tài)，對它進行一個判定，同時，我們還要結(jié)合后續(xù)的再利用的場景，包括狀態(tài)比較好，我可以利用到稍微好一點的領域，包括電網(wǎng)儲能或者是分布式儲能的系統(tǒng)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(jù)參數(shù)的一些分析，發(fā)現(xiàn)你現(xiàn)在確實就是不行了，壽命必須終止，才要直接進入到最后的材料回收。
這個過程我們就不光會考量你在車上怎么使用，而且也不光是監(jiān)控車上的具體參數(shù)，是會監(jiān)控整個電池全生命周期所有的運行，這樣的話這個過程，不管你要運用哪個場景當中去，你在前一個場景的所有使用狀態(tài)，所有的運行參數(shù)都是一個可追溯的、可查的。在他的監(jiān)控狀態(tài)評級完之后，就要進行到后續(xù)的再重組，再重組方面相對而言還是比較簡單，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，它具有很大的風險。因為我們之前做過相應的工作，把模塊拆成電芯，然后對電芯進行測試，但是發(fā)現(xiàn)拆的過程中火花四射，安全隱患很大。所以我們建議，在模塊這個層級來進行再組合、再利用。為了進一步推動這個工作，現(xiàn)在在模塊標準化工作也已經(jīng)開始啟動了。
還有一點，可能現(xiàn)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全新的生命，重新注射電解液的這些電池可以用到像電動自行車或者是其他的一些領域當中，這個也是一種比較新的模式，是值得探討的。
現(xiàn)在動力電池梯次利用還是比較困難的事情，因為這是需要多個領域、多各行業(yè)的事情，既包括電芯的生產(chǎn)，也包括在車輛端的使用，同時會涉及到像電網(wǎng)儲能，包括基站的備電，包括家庭儲能、低速電動車、電動自行車等很多領域，這就需要不同的行業(yè)、不同的領域在政策、標準各個方面大家互相配合，爭取把這個事情共同的來做好。我們也希望，經(jīng)過3—5年的時間，我們能夠通過跨行業(yè)的這種多方面的合作，來形成可以復制的動力電池一個再利用的常態(tài)式閉環(huán)的模式，所以我們現(xiàn)在已經(jīng)牽頭國內(nèi)在整車廠、電池廠，包括動力電池回收廠、材料廠，也包括做前端技術研究的高校，我們成立了一個車用動力電池梯次利用循環(huán)技術聯(lián)盟，我們聯(lián)盟預計是本周五會在天津開啟動會，隨后我們也會向大家匯報進一步的工作，也希望大家給予更多的關注。謝謝！
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