鉅大LARGE | 點擊量：273次 | 2023年08月24日
別再說梯級利用是偽命題，儲能領域已經行動啦
盡管動力鋰電池梯級利用常被認為"偽命題"，但在2017年，已有多家公司在此領域有所進展，初步探索出成本和性能均具一定市場競爭力的梯級利用產品。容量衰減到80%以下之后，動力鋰電池還有可能用在備電、用戶側儲能等多種場景。
業界期望梯級利用能夠幫助儲能降低成本，使儲能找到更大的市場。但是，電池質量的提升，行業標準化程度的提高等關鍵因素都非一日之功。
從偽命題到進展初現
工信部官網顯示，我國鐵塔公司自2015年十月，先后在黑龍江、天津等9省市建設了57個退役新能源汽車動力蓄電池梯級利用試驗站點，涵蓋備電、削峰填谷、微電網等各種使用工況，對梯級利用模式進行了積極有益的實踐探索。
工信部還稱，這些梯級利用電池使用一年半以來，從使用效果看，在經濟、環境效益等方面都有其優勢，同時，也為梯級利用電池在通信基站備能領域推廣應用積累了相關相關經驗。
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通信基站一般通過電網系統供電，但要配置后備電池，以保證在停電期間持續穩定運行。鉛酸電池原是通信基站備電的主流，但隨著鋰電池成本的不斷下降，這種能量密度更高、壽命更長的電池正變得更具競爭力，而梯級利用電池則有望進一步降低成本。鐵塔公司在全國擁有180萬座通信基站，有潛力消耗大規模的退役動力鋰電池。
業內人士透露，假如時機成熟，鐵塔公司將有可能用梯級利用電池大規模替換原有鉛酸電池。這一方面是出于成本的考量，一方面是國家層面有關解決動力鋰電池回收利用問題的期望。
除了鐵塔公司，多家儲能公司也在布局基于梯級利用電池的儲能系統，并試圖將其推向商業化。
九月中恒電氣旗下公司煦達新能源在江蘇投運一套工商業儲能項目，該項目使用的電池正是從電動汽車上退役的動力鋰電池。該系統由9套20kW/122kWh儲能基本單元并聯組成，共計180kW/1.1MWh，是國內首套mw級梯級利用電池儲能電站。
專注于電池管理系統的東莞鉅威動力也正在和寧波杉杉開展合作，研究梯級利用問題。
主管部門也在關注梯級利用問題。六月以來，工信部節能和綜合利用司已經就車用動力鋰電池回收利用問題開展了至少三次專題調研，其中兩次針對鐵塔公司通信基站儲能，一次是調研上海市相關公司和機構的研究進展。
十月十一日，五部委聯合公布首個儲能產業的整體性指導文件——《有關促進儲能技術和產業發展的指導意見》，其中也專門提到："推行綠色設計理念，研究建立儲能產品的梯級利用和回收體系，加強監管，杜絕污染。"
回收利用，不做不行
"很早之前大家宣揚鋰電池綠色環保，這只是和過去鉛酸電池的鉛污染相比，并不是一點污染也沒有，可以任意丟棄到自然界。"中南大學材料學院教授李薦在第五屆儲能技術應用高層研討會上表示。
退役動力鋰電池存在安全和污染雙重風險。廢棄電池仍然帶電，有人身危險性，另外，多年使用之后，電池內部結構發生變化，燃燒爆炸風險也會新增。
六氟磷酸鋰是電解液的重要組成部分，遇水可變為氫氟酸，有極強的腐蝕性，污染水和空氣。電解液中的多種有機溶劑可能通過化學反應造成醇類、醛類等有機污染。鈷、鎳等電極材料假如不回收，則有可能造成水土的重金屬污染。
新能源汽車退役動力鋰電池包數量龐大，污染的風險就顯得格外嚴峻。2014年-2016年，我國新能源汽車的銷量依次是7.5萬輛、33.1萬輛和50.7萬輛，業內預計2017年銷量有望超過70萬輛。和此同時，新能源汽車的銷量一直保持高速上升。據我國汽車技術研究中心預測，到2020年，我國電動汽車電池報廢量將超過17萬噸。
資源問題也使公司從成本角度考慮動力鋰電池的回收和再利用。李薦表示，盡管電池公司正在減少產品中的鈷、鎳比例，但由于電池總量新增，所以這些金屬的用量仍在新增。"我們國家的鈷95%來自進口，鋰70%來自進口，比石油的對外依存度還高。"
受到新能源汽車上升的預期，電池材料在過去的幾年里價格猛漲。2016年底，鈷的價格18萬元/噸左右，如今已經上漲到40萬元/噸以上。2014年之前，碳酸鋰的價格只有5萬元/噸，三年過后已漲到16萬元/噸的水平，2015年還曾突破20萬元大關。多家受訪公司判斷，未來幾年電池材料價格仍將保持漲勢，"這些情況決定了我們必須要回收"。
成本控制定成敗
梯級利用和再生處理是退役動力鋰電池回收利用的兩個方向，經過梯級利用后，電池也將進行再生處理。假如說無害化處理和資源再生是必須做的，那么梯級利用是必須做的嗎？業內人士看來，梯級利用充分發揮了動力鋰電池的價值，但只有保證經濟性，這件事才是值得去做的。
電池的質量是梯級利用的前提。一位業內人士表示，2014年以前生產的動力鋰電池很難實現梯次利用。2014年以前，電池工藝水平還不夠高，在容量衰減到80%退役以后，繼續使用會出現"跳水"，即容量急劇下降，難以再次利用。近年來，電池質量已有較大幅度的提升，電池容量的衰減能夠保持線性，因此梯級利用在技術上才具備了可行性。
在電池可用的前提下，通過拆解、檢測、篩選、重組等步驟可以使退役電池再次運用于新的使用場景。在業內人士看來，梯級利用從技術上說并不難，難點在于成本控制。
一位業內人士介紹，即使是電芯成本遠低于新電池，拆解、篩選、重組等步驟都會新增梯級利用的成本，另外舊電池壽命較短，假如用于儲能也難以像新電池相同實現無人值守，綜合來看總成本可能并不低。同時，新電池的成本也在不斷下降，梯級利用電池也面對和新電池之間的競爭。
電芯是動力鋰電池的基本構成單位，電芯通過串并聯形成電池模組，再通過配備電池管理系統、熱管理系統等裝置，最終構成電池包（pack）。退役電池的拆解則是反向進行。但由于拆借和重新配組的成本過高，已在推進這一項目的公司，如煦達新能源、鉅威動力都不再拆解到電芯這一層級，而是選擇直接處理整個舊電池包。
煦達新能源營銷總監張哺在第五屆儲能技術應用高層研討會上表示，拆到電芯級別再重組電池，相當于重新含義了一款產品，而且這個產品的原料保障還是比較差的。
梯級利用電池用在什么場景呢？由于舊電池容量更低、壽命更短，實際上其應用場景較新電池更為狹窄，業內一般將其比喻為退休人員發揮余熱。
在目前的視野中，通信儲能被認為最適合接納退役電池。通信基站的電池重要在于備用，對循環次數要求不高，只要性能和成本優于鉛酸電池即可。
張哺則表示，煦達新能源希望能夠構建小型戶用系統，供非居民電價條件下的商住及酒店公寓應用。
標準化推動梯級利用
七月十二日，國家標準委公布了3項涉及汽車動力鋰電池的國家標準，分別是是GB/T34013-2017《電動汽車用動力蓄電池產品規格尺寸》、GB/T34014-2017《汽車動力蓄電池編碼規則》、GB/T34015-2017《車用動力鋰電池回收利用余能檢測》。上述標準將于2018年二月一日開始實行。
此前，由工信部提出的國內首個有關動力鋰電池回收利用的國家標準——《車用動力鋰電池回收利用拆解規范》也已被國家標準化管理委員會批準，將于今年十二月一日起正式實行。
《電動汽車用動力蓄電池產品規格尺寸》規定了電動汽車用動力蓄電池的單體、模塊和標準箱尺寸規格要求。《汽車動力蓄電池編碼規則》規定了動力鋰電池編碼的編碼對象、代碼結構和數據載體，使每一個電池產品具有唯一性和可追溯性。《車用動力鋰電池回收利用余能檢測》則規范了對退役動力鋰電池狀態的評估，通過檢測剩余容量來判斷其再利用的價值。
從電池行業有關梯級利用技術的實踐來看，目前國內動力鋰電池型號眾多，不同公司所生產的電池在材料、結構和組裝工藝上都千差萬別。這使得拆解難以通過流水線完成，不得不借助于人工。這既提高了梯級利用的技術難度，也提高了再次利用的成本。電池行業希望通過標準化的提高使得梯級利用更具可行性。
在上述標準中，《汽車動力蓄電池編碼規則》最受產業鏈后端公司看重。李薦表示，推動動力鋰電池編碼制度一方面幫助監管者杜絕騙補等問題，同時有利于推進生產者責任延伸制度的落實，全面跟蹤電池從出廠到回收整個過程，監督生產公司的回收行為。
不過，采用了這些標準的新電池什么時候退役呢？理論上來說也還有5-8年。在此之前，梯級利用仍然要面對非標準化帶來的高成本問題。
煦達新能源總經理曾在八月的一次行業論壇上指出，根據其公司在梯級利用上的探索，目前的退役電池大概只有一半可以繼續利用，隨著動力鋰電池質量的提升，未來可使用比例將可能提高到百分之六七十，樂觀的話可以到百分之八十。
不過梯級利用之后，電池最終還要面對再生處理。天能集團技術總監侯國友提醒業界，梯級利用只是延緩了電池無害化處理的進程。假如生產者延伸責任制全面實行，無害化處理的成本將由公司承擔，而假如在回收和無害化處理上不能實現經濟性，其成本必將體現到產品價格中，這才是公司尤其要擔心的事情。
責任編輯：張珊珊
