動(dòng)力電池梯次利用的難點(diǎn)與挑戰(zhàn)

1、莆動(dòng)力電池梯次利用的難點(diǎn)與挑戰(zhàn)螃針對(duì)退役的動(dòng)力電池，有兩種可行的處理方法，一種是直接作為工業(yè)廢品，進(jìn)行報(bào)廢和 拆解，提煉其中的原材料，實(shí)現(xiàn)原材料的循環(huán)利用，這方面已經(jīng)有一些國(guó)內(nèi)的企業(yè)進(jìn)行商業(yè)化 運(yùn)作；另一種方式，則考慮退役的動(dòng)力電池，雖然已經(jīng)不滿(mǎn)足汽車(chē)的使用條件，但仍然擁有一 定的余能，其壽命并未完全終止，可以用在其他領(lǐng)域作為電能的載體使用，從而充分發(fā)揮其剩 余價(jià)值。薃相對(duì)而言，梯次利用更能夠發(fā)揮產(chǎn)品的最大價(jià)值，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的利益最大化，是更為 綠色和環(huán)保的做法。但梯次利用所面臨的難題和挑戰(zhàn)也非常的多，如 果不能有效解決，就不能 實(shí)現(xiàn)真正的產(chǎn)業(yè)化。羈1.電池拆解祎動(dòng)力電池退役時(shí)，是整個(gè)pack

2、從車(chē)上拆解下來(lái)的。不同的車(chē)型有不同的電池pack設(shè) 計(jì)，其內(nèi)外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模組連接方式，工藝技術(shù)各不相同，意味著不可能用一套拆解流水線(xiàn) 適合所有的電池pack和內(nèi)部模組。那么，在電池拆解方面，就需要進(jìn)行柔性化的配置，將拆 解流水線(xiàn)進(jìn)行分段細(xì)化，針對(duì)不同的電池pack，在制定拆解操作流程時(shí)，要盡可能復(fù)用現(xiàn)有 流水線(xiàn)的工段和工序，以提高作業(yè)效率，降低重復(fù)投資。蒄在拆解作業(yè)時(shí)，不 可能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，必然存在大量的人工作業(yè)，而pack本身是高 能量載體，如果操作不當(dāng)，可能會(huì)發(fā)生短路、漏液等各種安全問(wèn)題，進(jìn)而可能造成起火或爆炸， 導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，采取什么樣的措施和方法，確保電池拆解過(guò)程中

3、的安全作業(yè)， 是梯次利用的一個(gè)重點(diǎn)。莀2.剩余壽命預(yù)測(cè)莀這里分兩種情況考慮，一種是動(dòng)力電池在服役期間，其相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)有完整記錄，那么 當(dāng)梯次利用的廠(chǎng)家拿到這些數(shù)據(jù)之后，結(jié)合電池的岀廠(chǎng)數(shù)據(jù)，可以建立電池模組的簡(jiǎn)單壽命模 型，能夠大致估算岀，在特定運(yùn)行條件下電池模組的剩余壽命（根據(jù)所設(shè)定的終止條件）。芅另一種情況就惡劣的多了，動(dòng)力電池的使用情況并無(wú)數(shù)據(jù)記錄，僅有出廠(chǎng)時(shí)的原始數(shù)據(jù) （如標(biāo)稱(chēng)容量、電壓、額定循環(huán)壽命等），使用過(guò)程未知，當(dāng)前狀態(tài)未知。當(dāng)梯次利用的廠(chǎng)家拿 到電池后，如何判斷其健康狀態(tài)和剩余壽命呢？這就需要對(duì)每個(gè)模組進(jìn)行測(cè)試，先明確其當(dāng)前 的健康狀態(tài)，然后要根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)和岀廠(chǎng)時(shí)的原始數(shù)據(jù)，建

4、立一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)不同的材料 體系，大致估算其潛藏的剩余價(jià)值。芄第二種情況，梯次利用的成本會(huì)提高很多，測(cè)試設(shè)備、測(cè)試費(fèi)用、測(cè)試時(shí)間、分析建模 等，都會(huì)增加不少的成本，導(dǎo)致梯次利用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值降低。基于有限的數(shù)據(jù)，對(duì)剩余壽命的預(yù) 測(cè)也是不準(zhǔn)確的，這無(wú)疑又會(huì)增加梯次利用產(chǎn)品的品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，使得產(chǎn)品的生命周期成本較高。 所以，如何做到快速無(wú)損的檢測(cè)，是該種情況下梯次利用的關(guān)鍵所在。蒁3.系統(tǒng)集成技術(shù)葿梯次利用，最合理的應(yīng)該是拆解到模組級(jí)，而不是電芯級(jí)，因?yàn)殡娦局g的連接通常都 是激光焊接或其他剛性連接工藝，要做到無(wú)損拆解，難度極大，考慮成本和收益，得不償失。蚄不同批次的電池模組，甚至來(lái)自不同廠(chǎng)家的電池模

5、組，如何在同一系統(tǒng)中混用？這里面 有幾個(gè)系統(tǒng)集成技術(shù)必須著重考慮并解決：羄1）分組技術(shù)蒃需要對(duì)不同的電池模組建立數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)材料體系、容量、內(nèi)阻、剩余循環(huán)壽命等參數(shù) 重新分組。分組參數(shù)設(shè)定要合理，過(guò)大不好，模組離散性大，成組為系統(tǒng)后，對(duì)系統(tǒng)性能和壽 命影響很大；過(guò)小也不行，分組過(guò)于嚴(yán)格，會(huì)導(dǎo)致可匹配的模組少，系統(tǒng)集成困難，產(chǎn)品成本 很高。薇2）成組技術(shù)螞什么類(lèi)型的電池模組可以成組為系統(tǒng)，這需要結(jié)合產(chǎn)品定位和目標(biāo)市場(chǎng)（高端？中端？ 低端？），現(xiàn)有電池模組等級(jí)和類(lèi)型，以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)具體目標(biāo)（性能，壽命等），建立一個(gè)系統(tǒng)級(jí) 模型，推算岀相關(guān)的匹配系數(shù)，確定產(chǎn)品的總體方案。罿3）系統(tǒng)柔性設(shè)計(jì)薄這里有兩個(gè)

6、方面需要考慮：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，需要充分考慮不同模組可能具有不同的尺寸， 重量和串并聯(lián)數(shù)，那么系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該是在X，Y，Z軸方向都有很大的彈性，以兼 容不同的模組，固定方式既要考慮緊固性和可靠性，又要考慮彈性和便于快速裝卸；模組的線(xiàn) 束連接方面，多柔性化考慮，做到可快插和快換。膄4.電池管理系統(tǒng)的魯棒性肁（鋰）電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一直是個(gè)世界級(jí)的難題，直到目前為止，也沒(méi)有哪個(gè)公司在 這個(gè)領(lǐng)域做到相當(dāng)?shù)某墒欤疃鄬?shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化而已。針對(duì)電池組的優(yōu)化管理，尚無(wú)非常有效的 解決方案，因?yàn)殡娦静⒉皇且粋€(gè)特性比較明確的物理系統(tǒng)，而是一個(gè)在不斷變化的化學(xué)系統(tǒng)， 其各項(xiàng)參數(shù)都與運(yùn)行工況、外部環(huán)境、內(nèi)部劣化

7、速度相關(guān)，隨時(shí)間在不斷的變化。國(guó)外在算法 和理論研究方面走的比較早，在工程方面也有深厚積累，所以產(chǎn)業(yè)相對(duì)成熟。國(guó)內(nèi)在BMS軟 硬件研發(fā)方面，起步較晚（最近幾年的事情），理論研究不足，工程應(yīng)用是小步快跑，整體資源 投入不足，各家企業(yè)都還沒(méi)有非常穩(wěn)定可靠的解決方案。蝿在梯次利用領(lǐng)域，BMS所要面對(duì)的情況，比汽車(chē)領(lǐng)域更為復(fù)雜。面對(duì)各種化學(xué)體系、 各種規(guī)格和批次、各個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)家、各種健康狀態(tài)的電池模組，如何進(jìn)行有效的管理，確保他們 在今后的歲月中健康工作，安度晚年？薅在硬件方面，應(yīng)確保BMS的硬件歸一化設(shè)計(jì)，兼容各種不同的模組，而不必針對(duì)不同 的模組和產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)多種規(guī)格的硬件產(chǎn)品。這樣可以簡(jiǎn)化BMS的硬

8、件開(kāi)發(fā)、升級(jí)和維護(hù)，降 低產(chǎn)品的成本。在軟件方面，需要做到底層軟件模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和固定化，應(yīng)用層軟件做到模 塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，能夠自適應(yīng)各種類(lèi)型的模組，并能夠自我學(xué)習(xí)，在運(yùn)行過(guò)程中為模組 和電芯建立模型，做到智能化的監(jiān)控、預(yù)測(cè)、診斷、報(bào)警和各類(lèi)在線(xiàn)服務(wù)。軟件的升級(jí)可在線(xiàn) 進(jìn)行，并可遠(yuǎn)程升級(jí)。莂5.成本控制蒁毫無(wú)疑問(wèn)，成本是梯次利用的最大優(yōu)勢(shì)，也是梯次利用經(jīng)濟(jì)效益的來(lái)源。那么如何做到 良好的成本控制，將系統(tǒng)成本做到新電池產(chǎn)品的三分之一，甚至五分之一，將直接決定梯次利 用是否能夠發(fā)展成為一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)。膆在原材料環(huán)節(jié)，如何以較低的成本拿到電池pack ，如何降低pack和模組拆解的難度， 如何

9、針對(duì)不同pack復(fù)用流水線(xiàn)和工藝，如何簡(jiǎn)化測(cè)試，如何建立電池模型等，都會(huì)影響后續(xù) 的產(chǎn)品成本。蚇在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)，如上面所講，系統(tǒng)集成是關(guān)鍵，電池模組混用、系統(tǒng)柔性化設(shè)計(jì)、BMS 魯棒性設(shè)計(jì)等，都能有效降低產(chǎn)品物料成本。蚄在產(chǎn)品的運(yùn)維環(huán)節(jié)，如何確定合理的質(zhì)保年限，做到智能化的管理，遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)等， 都會(huì)影響產(chǎn)品的生命周期成本。袀6.產(chǎn)業(yè)鏈整合羆動(dòng)力電池的梯次利用產(chǎn)業(yè)鏈，涉及到用戶(hù)（車(chē)主或商業(yè)運(yùn)營(yíng)單位）、車(chē)企、動(dòng)力電池企業(yè)、 梯次利用企業(yè)，如何創(chuàng)造一個(gè)共生共贏的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)圈，是必須要考慮的。蒄如果僅僅是后端的梯次利用企業(yè)獲利，那么用戶(hù)、車(chē)企、以及動(dòng)力電池企業(yè)，就沒(méi)有足 夠的動(dòng)力去參與和推動(dòng)動(dòng)力電池的梯次利用，產(chǎn)業(yè)規(guī)模就難以起來(lái)。螃這既需要政府層面建立相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，也需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的企業(yè)，一起緊密合作， 嘗試成立電動(dòng)汽車(chē)后市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，大家一起來(lái)參與，才能推動(dòng)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。荿7.商業(yè)模式創(chuàng)新蚆對(duì)于動(dòng)力電池的梯次利用衍生產(chǎn)品，客戶(hù)在知情的情況下，會(huì)對(duì)產(chǎn)品的性能、壽命、可靠性、安全性等心存疑慮