新能源汽車動力電池梯次利用現狀分析

新能源汽車動力電池梯次利用現狀分析
按照國家標準規定，動力電池的容量下降到額定容量的80%就意味著其壽命的終結，如果直接將電池淘汰將造成資源的嚴重浪費。因此，當動力電池不宜在現有車輛上繼續使用時，可對其進行梯次利用；充分發揮動力電池的利用價值後還可對其回收利用，提取電池中的貴金屬、稀土元素等稀缺資源，提高資源利用率，減少汙染。
動力電池的梯次利用是指當動力電池不能滿足現有電動車輛的功率和能量需求時，將其轉移應用到對動力電池能量密度、功率密度要求較低的其他領域，達到充分發揮其剩餘價值的目的。
國內外對動力電池梯次利用的研究尚處於前瞻性階段。2003年，美國Sandia國家實驗室開展了車用淘汰電池梯次利用的技術與經濟性研究，分析了車用淘汰電池梯次利用的可行性，並給出了車用淘汰電池的適用領域。2010年，美國可再生能源國家實驗室開始進行插電式混合動力電動汽車及純電動汽車用鋰離子電池二次利用的研究，目的是降低電動汽車的購置成本。日本日產公司於2010年宣布計劃二次銷售LEAF純電動汽車即將淘汰的鋰離子電池，以降低用戶的購買成本，標誌著車用淘汰電池的梯次利用即將進入商業化運營階段。
我國在“十二五”國家高技術研究發展計劃中首次將電池的梯次利用技術納入示範應用項目，要求對電池梯次利用的篩選原則、成組方法和係統方案進行研究，並建立車用淘汰鋰離子電池的準人導則。
理論上，考慮城市電動公交車、市政電動特種用途車以及遍布全國各地的風景旅遊區用電動觀光車對於整車續駛性能、加速性能、最高車速等性能要求的差異導致在動力電池組配備上對儲能容量、功率需求呈現遞減梯度，以100A·h鋰離子動力電池單體為例，依據使用容量將其劃分為4個梯次，見下表。當動力電池在某個梯次應用時，經過一定的充放電循環後，電池容量衰退到本梯次應用的最小容忍值，則可用作以下某個梯次電動車輛等的能量源。例如：在城鄉結合部應用的低速電動車、旅遊觀光車現階段應用的能量源以鉛酸電池為主，而若將容量衰退到原有容量50%左右的鋰離子電池應用於此，其能量密度仍大於鉛酸電池，且可獲得比原有鉛酸電池更好的性能。
表 動力電池利用梯次劃分

在實際應用中，以奧運純電動公交客車退運電池為對象，假設退運電池容量為其額定容量的80%，二次利用的成品率為90%，電力電子設備的充放電效率都為90%，電池使用時的放電深度為60%，則當新電池價格為3.O元/(W·h)時，通過梯次利用的方式，可使新電池價格降低約15%。