国家电网范茂松：动力电池梯次利用的经验分享

Original NDANEV 新能源汽车国家大数据联盟 2020-09-01

我国电动汽车进入快速发展期，2016年销售50.7万辆，2017年电动汽车销售77.7万辆，2018年预计超过100万辆，随之而来的是动力电池的退役量将快速增加预计2020年动力电池退役量将超过20GWh，2025年将超过90GWh；

中国电力科学院范茂松

当动力电池的安全、能量、功率等性能不能满足电动汽车的要求时，就会从电动汽车上退役，这些退役电池中很多仍具有较高的剩余能量，经过重新的检测筛选后，可应用于使用条件相对温和的场合，实现动力电池的梯次利用。本次联盟年会很高兴邀请到国家电网中国电力科学院高工范茂松，将中国电科院在动力电池梯次利用的经验与参会嘉宾进行分享。

首先，范茂松表示，这几年国内外很多研究机构都开展了梯次利用的研究。在国内分了大概有三类，第一类，就是电动汽车厂，像比亚迪、北汽新能源比较关注这个。比亚迪在它的工厂建了15兆瓦-30兆瓦的电站梯次利用电站，给它的工厂用的。第二类，像铁塔集团、电网公司等，属于储能的用户，铁塔拿来做备用，南方电网在系统里面做储能。最后一类属于第三方做储能的一些机构，比如上海煦达，在江苏溧阳建了梯次电站，主要做削峰填谷。技术研究主要集中在退役动力电池的状态评估、分选重组、电热安全管理上，并在研究基础上开展了工程示范应用。

随后，范茂松提到，早期由于退役电池的性能和一致性较差，且历史数据缺失，通常是将收集到的退役电池拆解到单体，然后对电池单体进行容量、内阻等参数的逐一检测，并依据检测结果对电池重新进行分选，之后对电池进行重组并安装新的电、热及安全管理系统形成电池模块；最后，基于重组后的电池模块开展储能系统集成。该方法虽然能准确掌握每支电池的容量、内阻等参数，但由于退役动力电池利用率低，检测、分选、重组成本高，梯次利用的经济性差，目前正逐渐被放弃。

随着退役电池性能和一致性的不断提升，通常不再将电池拆解到单体，而是直接以模块或pack为基本单元进行梯次利用。通过历史数据估算电池退役时的容量、内阻、自放电等外特性参数，分析电池的一致性，并据此进行电池模块或pack的分选重组，然后开展储能系统集成和工程应用。对电池的倍率性能、环境适应性、安全性能和失效风险进行抽样检测，以确定在梯次利用过程中的运行和控制策略。该方法可充分利用退役电池模块中各个组件，电池评估、分选重组和系统集成成本较低，目前梯次利用项目主要采用该技术路线。

最后，范茂松向与会嘉宾浅谈这些年的体会，第一，不是所有的退役电池都可以梯次利用的。为什么？尤其在2012年以前，中国的动力电池当时的制造水平还不像自动化水平这么高。当时的电池还是比较差的，无论从寿命还是安全性来看，用作梯次利用，一个是本身有安全的风险，还有寿命比较差，所以没有经济的价值。第二是随着动力电池技术的持续进步，未来退役电池的性能会越来越好，这将提升梯次利用阶段的价值（目前主要指磷酸铁锂电池）第三是对于不同状态的退役动力电池，应为其选取合适的应用场景，并确定合适的使用边界条件（充放电倍率、使用温度和充放电深度），再确保使用过程中的安全性前提下，充分发挥退役电池的剩余价值。