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动力电池梯次利用提前是否更有利于储能应用?

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电动汽车锂电池的储能应用可以按照使用先后分为前后两部分,前期部分指的是电动汽车锂电池报废前的应用,后期部分指的是电动汽车锂电池报废后所进行的储能应用,也就是目前所提倡的梯次利用。

从储能方面来说,电动汽车从它开始使用时起,就已经自然而然地成为储能应用的一部分。电动汽车的使用可以从汽车诞生时算起,已经有100多年,由于电池的原因,行使距离不能满足人们的需求,无法与燃油汽车进行竞争。直到近年来锂电池被应用到电动汽车上,才使电动汽车重新回到汽车市场上,特斯拉电动汽车进行了优化设计,使用高性能的18650电池让一次充电续驶里程突破500公里,电动汽车优越的加速性能和舒适的驾乘体验,让人们增强了对电动汽车的信心。随着电动汽车生产销售成几何级数的快速增长,电动汽车锂电池的梯次应用和报废处理已经成为一个急待解决的问题。

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储能应用一般是指把电能、水能、空气能、动力能等能量先存起来,再在适当时候拿出来进行应用。电动汽车作为电力的消费者,它与其他电力用品不同,一盏灯它用电时直接转化为光亮,一台电动机用电时它直接转化为动力,一个电炉它用电时直接转化为热量,空调使用时把电转化为冷气。电动汽车用电时先是把电存在锂电池里,在道路上行使时再把电能转化为动力。这就是我们大家所说的电动汽车的储能应用,晚上在电网低谷时充电,白天在道路上行使,这是一种较为理想的方式,很多时候也会选择在用电高峰时充电,再上路行使。当很多种类型电动汽车进行充电再行使的时候,在充电时间上会产生严重的不确定性。这与电网所期望的储能应用有很大的差距。我们在大力推广化学电池的储能应用上,多数是指在电网用电低谷时,进行充电,在电网用电高峰时把电反向送给电网,或者直接把电送给用户。世界上很多国家大力发展化学储能技术都是这样的目的。

电动汽车的高速发展,有力的促进了锂电池产业的发展,锂电池的能量密度比2010年有了很大的提高,一次充电续驶里程也是逐年提高,300公里以上的电动汽车越来越多。现在很多新能源汽车企业对消费者承诺的电池使用寿命和质保最多是10年时间,但是如果考虑到使用环境等综合情况,动力电池的平均寿命也会低于10年,电动汽车锂电池的正常使用寿命一般是按标称容量的80%作为标准,低于这个数的锂电池就不在车上使用。在实际使用中,低于80%标称容量的锂电池还可以正常使用很多循环次数,这就使电动汽车锂电池在报废后,仍然可以为储能应用发挥一定的作用。

理论上说,电动汽车锂电池报废后,其低于标称容量80%的容量可以再利用或者是梯次利用,它们还可以按照电池容量的不同,而被利用在储能项目或者相关的供电基站以及路灯、低速电动车身上,最后再进入回收体系。实际上虽然储能项目对单体电池的密度要求不如动力电池那么高,但一个储能项目的储能电池的规模较大,通常达到百千瓦甚至是兆瓦,而一辆新能源车的电池容量一般是10到50kwh,最大也就是100kwh,如果要将动力电池用作储能,无疑需要大量电池包,而这会使得整个储能电池块面临着一致性管理的困难,从而将影响整块储能电池项目的使用。更何况,就锂电池产业现状来看,由于我国不同车企的电池路线、电池的规格和对电池的测评要求各不相同,也就造成了电池的型号过多,使产量过度分散,同时也为梯次利用带来更大难度。

虽然电动汽车锂电池的后期利用存在各种问题和困难,但电动汽车锂电池的回收和再利用已经成为当务之急。按照十三五规划,到2020年,国内新能源车累计产销量将达到500万辆。中国汽车技术研究中心据此预测,到2020年,我国电动汽车动力电池累计报废量将达到12万-17万吨的规模。我们应该建立有效地再利用和回收机制,决不能让报废的锂电池对我们的环境造成更大的危害。

锂电池回收和再利用,对于电池制造商应该肩负更大的责任。虽然电池制造商现在忙于扩充产能,也应该关注回收的问题,研究出锂电池环保的分解再利用的方法。由于技术不到位,目前整个新能源电池的再利用商业链条没有得到完善,整个产业闭环没有形成。现在铅酸电池,修车的地方可以回收,垃圾分拣场所也可以回收,为什么呢?就是因为铅酸回收很容易产生商业价值——拿个改锥,把废电池撬开,倒掉酸液,把最值钱的铅板取出再倒卖就赚钱了。

锂电池为什么回收不上来?相关专业人士认为锂电池回收工艺太复杂,从废旧锂电池中直接回收正极材料、负极材料、电解液、隔膜等高附加值的中间品商业化难度很大。加之不同厂家的锂电池材料和配方等各不相同,要完成回收更加不容易。因此由电池制造商回收报废锂电池是有道理的,特斯拉公司回收自己报废锂电池有一套处理办法,不涉及高能耗的熔炼,可以实现大于70%的物质再利用,仅剩余一些二氧化碳、水和灰尘,不含任何其他污染物质。这样的处理办法是值得我们借鉴的。

电动汽车锂电池后期的储能应用和回收再利用,存在很多困难,我们可否在电动汽车锂电池前期的储能应用上想想办法,把电动汽车锂电池后期的储能应用提前到前期来应用。随着用石墨烯技术达到可以快充并具有更高循环使用寿命的锂电池的产生,我们应该更充分的把锂电池的储能应用潜力发掘出来。虽然按照一定的标准要求,锂电池容量比标称容量低80%就不能在车上使用,但是有实验表明,锂电池从标称容量下降到80%时,如果循环次数可以达到1000次,而从标称容量的80%下降到标称容量的60%时,其循环次数也会达到甚至超过1000次。因此降低报废标准延长使用时间是可行的,可以提高电动汽车的使用效率。当然有一些锂电池在标称容量低于80%以后,其循环寿命会陡然下降,也是可能的,这就要求锂电池制造商应该在使用说明上注明电池的循环寿命从标称容量下降到60%时的数值,以供锂电池的梯次应用提供依据。

电动汽车制造商应该明确延长使用相应的保修政策,支持消费者延长使用自己的电动汽车,把不符合储能要求的锂电池拿去做储能电站进行梯次应用,就没有那个必要了,如果被拆除的大客车锂电池拿去作为一些小型的储能应用,也是可以考虑的。现在一次充电续驶里程大于300公里的电动汽车,电池容量小一半,也是可以做短途使用的。对于消费者来说,报废了就不值钱了,车主应该有使用权和处置权,大家应该支持和理解这样做。

电动汽车是一个可以移动的储能电站,随着电网双向供电的改造和能源互联网的建立,这个移动电站除了可以从电网储存电力供自己上路行使以外,还可以把自己储存的电力在需要的时候,向电网供电和向用户供电。这样做电动汽车作为众多分散式的储能电站配置在电网上,不同的电动汽车进行充电和供电,可以降低电网供电高峰,对电网的安全运行,将发挥着重要的作用。这样做对于车主来说,适当降低电动汽车锂电池的报废标准,延长电动汽车锂电池的储能利用时间,可以获得一定的收益,可以减少电动汽车费用的开支。这样做充电桩必将成为电动汽车连接电网和能源互联网的重要设备,或许应该在所有可以停车的地方,预留和安装充电桩,来满足和促进电动汽车在我们国家的推广使用,更好的发挥电动汽车锂电池的储能电站的作用,确保电网的安全。在电动汽车地方补贴取消和国家补贴退坡的大环境下,这样更加环保、更加节约、更加合理的电动汽车的使用方式是值得我们去做的。

来源:第一电动网

作者:nhy5325

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