動力電池梯次利用報告

1、1、電動汽車行業(yè)狀況新能源（電動）汽車作為我國七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，是基于驅(qū)動技術 的重大轉(zhuǎn)型，是針對能源安全、持續(xù)發(fā)展和和產(chǎn)業(yè)結構升級問題的重要突破口， 因此，大力發(fā)展電動汽車對我國具有重要的戰(zhàn)略意義。目前，中國已經(jīng)初步建立了電動汽車的法規(guī)、標準與管理體系，為電動汽 車的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化發(fā)展奠定了基礎。 2009年1月，國務院通過汽車產(chǎn)業(yè)調(diào) 整和振興規(guī)劃，明確實施新能源汽車戰(zhàn)略，推動純電動汽車、充電式混合動力 汽車及其關鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化，提出“三年內(nèi)形成 50萬輛純電動、充電式混合 動力和普通型混合動力等新能源汽車產(chǎn)能， 新能源汽車銷量占乘用車銷售總量的 5畫右”的目標。電動汽車作為新一輪的

2、經(jīng)濟增長的突破口和實現(xiàn)交通能源轉(zhuǎn)型 的根本途徑，已經(jīng)成為世界各主要國家和汽車制造廠商的共同的戰(zhàn)略選擇，也是各國汽車市場的戰(zhàn)略選擇。在各國政府的大力推動下，世界汽車產(chǎn)業(yè)進入了全面 的交通能源轉(zhuǎn)型的時期，電動汽車進入了加速發(fā)展的新階段。 現(xiàn)在，更多的專家 和更多的企業(yè)已經(jīng)自覺地把發(fā)展新能源汽車、節(jié)能環(huán)保的汽車、電動汽車作為今 后發(fā)展的目標。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，2015年我國電動汽車銷售33.11萬輛，其中純電動汽車 24.75萬輛，同比增長4.5倍，插電混合動力汽車8.36萬輛，同比增長1.8倍。圖1中國新能源汽車銷量（2011-2015）截至2015年底，全國汽車保有量達到1.72億輛，其中電動汽車

3、保有量達到 58.32萬輛，較2014年底的12萬輛增長169.48%,但與汽車整體保有量相比差 距仍然很明顯。據(jù)中國產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的中國電動汽車行業(yè)市場調(diào)查研究及發(fā)展 趨勢預測報告（2015年版）顯示，未來幾年是中國新能源汽車發(fā)展的戰(zhàn)略機遇 期，節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）明確指出，至I 2020 年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力達200萬輛、累計產(chǎn)銷量超過500萬輛，燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)與國際同步發(fā)展。2、動力電池狀況（1）動力電池技術狀況動力電池類型主要有鉛酸電池、鍥氫電池、鍥鎘電池、鋰離子電池、鈉硫電 池、鈉/氯化鍥電池等。對于電動汽車來說，要

4、想獲得與傳統(tǒng)汽油車相當?shù)母偁?力，持外，更重要的是要找到盡可能接近于理想條件的動力電池，電動汽車理想的動力電池要求安全性好、綠色環(huán)保、具有高能量密度和高功率密度、循環(huán)壽命長、成本低。鉛酸電池能量密度僅約 50Wh/kg,功率密度約200W/kg,循環(huán)壽命 約600次；鍥氫電池能量密度約100Wh/kg,循環(huán)壽命約1000次；鈉硫電池、 鈉/氯化鍥電池的能量密度和功率密度則更低。這些類型的電池均無法滿足電 動汽車的飛速發(fā)展對動力電池提出的越來越高的要求。鉛酸電池僅能作為小型電瓶車的動力電池，無法用于真正意義上的電動汽車。鍥氫電池在早期的發(fā)展中相對于鋰離子電池具有較好的安全性能以及其較 高的功率密

5、度而成為目前電動汽車的主流動力電池，但僅限于混合動力的形式。 目前鍥氫電池的主流地位已逐漸被鋰離子電池所取代，無論是混合動力還是純電動，在電動汽車應用環(huán)節(jié)主要以鋰離子電池為主。目前來看，只有鋰離子電池技術在向著理想動力電池的方向不斷發(fā)展和進步。目前鋰離子電池單體的性能已基本能滿足電動汽車的應用要求，國內(nèi)與國外先進水平還有差距，國內(nèi)的鋰離子電池原料、電池單體 /組件的生產(chǎn)工藝、電池 控制等一些關鍵技術還有待突破， 而且，生產(chǎn)一致性問題也沒有完全解決， 電池 成組后的穩(wěn)定性和使用壽命等還存在較大問題。由于擔心鋰離子電池的穩(wěn)定性， 從“十五”開始，我國在電動汽車研發(fā)過程中，并未將鋰離子電池作為重點方

6、向， 而是選擇了鍥氫電池。但在鋰離子電池領域，中國企業(yè)還有機會，因為我國此前 大力發(fā)展消費電子產(chǎn)品為鋰離子電池產(chǎn)業(yè)打下了較好基礎，有利于向動力電池領域發(fā)展，代表企業(yè)有比亞迪、萬向、力神、比克等。（2）動力電池市場狀況根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2015年國內(nèi)鋰電池制造行業(yè)實現(xiàn)收入 2030億元，同 比增長20%增速進一步加快，在收入強勁增長帶動下，行業(yè)利潤出現(xiàn)大幅增長， 2015年國內(nèi)鋰電池制造行業(yè)實現(xiàn)利潤總額 130億元，同比增長60%大幅高于收 入增速，動力電池盈利能力大大強于消費電子電池是主要原因。20124 口 15年中國鋰離子電池行業(yè)收入及同比增速 鋰電池行業(yè)收入（億亓）一同比增速（湖圖2

7、2012-2015年中國鋰離子電池行業(yè)收入及同比增速從產(chǎn)量上來看，2015年國內(nèi)鋰電池生產(chǎn)量達到47.13GWh同比增長54.78%, 其中動力電池占比快速提升，從 2014年的19%§升至2015年的36%汽車用動 力鋰電池的產(chǎn)量在15GWhfc右，占整體鋰電池的產(chǎn)量為32% 2016年一季度鋰電 池產(chǎn)量繼續(xù)保持高速增長，一方面是新能源汽車在一季度同比仍然保持了1倍左右的增長，另一方面部分2015年年底的新能源汽車的補裝電池需求也在一季度 釋放。根據(jù)高工鋰電統(tǒng)計，2016年第一季度中國鋰電池電芯產(chǎn)量為 13.5GWh同 比增長95.7%,其中車用動力電池產(chǎn)量增長最快，第一季度應用于

8、電動汽車的中 國鋰電池產(chǎn)量為7.5GWh同比增長454%新能源汽車用動力電池產(chǎn)量占比從 2015 年一季度的19.6%提升到2016年一季度的55.3%。20112016年國內(nèi)鋰電池產(chǎn)量及增速 國內(nèi)鋰電邊產(chǎn)里（萬KWh）閏b聊速（如）圖3 2011-2016年國內(nèi)鋰電池產(chǎn)量及增速3、退役電池及梯次利用情況（1）退役電池情況我國已經(jīng)成為全球最大新能源汽車市場，TrendForce集邦科技旗下研究品牌拓城產(chǎn)業(yè)研究所最新研究顯示，今年 1至9月，我國新能源汽車銷量接近35 萬輛，已經(jīng)超過2015年全年總量，預計2016年中國新能源汽車銷量將挑戰(zhàn)55 萬輛。繁華的新能源車市下，動力電池市場需求不斷攀升

9、。同時，受限于動力電 池的使用壽命，未來報廢的動力電池數(shù)量也極為龐大。研究機構預計，到 2020 年我國動力電池市場需求將達 125Gwh報廢量將達32.2Gwh,約50萬噸；到2030 年，動力電池報廢量將達101Gwh 4勺116萬噸。目前動力電池回收主要有兩條路徑， 一是針對沒有報廢只是容量下降無法被 電動汽車繼續(xù)使用的電池，進行梯次利用，讓其在其他領域（比如電力儲存）發(fā) 揮余熱；二是對已經(jīng)報廢的動力電池拆解、回收。梯次利用：主要針對電池容量降低使得電池無法使電動車正常運行，但是電池本身沒有報廢，仍可以在別的途徑繼續(xù)使用，例如用于電力儲能。拆解回收：主要針對電池容量損耗嚴重，使得電池無法

10、繼續(xù)使用，只有將電 池進行資源化處理，回收有利用價值的再生資源。目前，動力電池的回收渠道主要以回收小作坊為主，專業(yè)回收公司和政府回收中心較少，體系有待重整。廢舊動力電池大多流入了缺乏資質(zhì)的翻新小作坊， 這些公司工藝設備落后。但如果交由依法注冊納稅的正規(guī)企業(yè)， 取得資質(zhì)并按照 國家標準排放，勢必會造成價格上競爭力的缺失。 因此，完善政策保障電池回收 產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展非常必要。專業(yè)回收公司是經(jīng)國家批準專門回收處理廢舊動力電池的專業(yè)企業(yè)，綜合實力雄厚、技術設備先進、工藝規(guī)范，既能最大化回收可用資源，又能夠降低對環(huán) 境的污染。目前，開展動力電池回收的企業(yè)主要有深圳格林美、邦浦循環(huán)科技、 超威集團和芳源

11、環(huán)保等。雖然進行鋰電池回收方面布局的企業(yè)越來越多，但缺乏政府系統(tǒng)的支持和政策激勵。地方各級政府設置回收中心，將有利于科學規(guī)范地管理電池回收市場、 完善 回收網(wǎng)絡、合理布局回收網(wǎng)絡和回收市場，提高正規(guī)渠道的回收量。但目前我國 還沒有動力電池的政府回收中心，但未來可以根據(jù)我國現(xiàn)實情況，有選擇進行發(fā) 展。整體上看，國內(nèi)針對動力電池的回收工藝路線還處于探索階段，回收處理普 遍停留在廢物處理階段，資源回收再利用以及動力電池的循環(huán)再制造技術的研究 仍未開展，對電池回收所涉及到的安全生產(chǎn)和環(huán)境保護等問題沒有具體的工藝措 施和裝備保證。(2)電池梯次利用情況目前，動力電池梯次利用的未來主要應用領域例如將動力電

12、池作為分布式發(fā) 電的儲能系統(tǒng)，例如將動力電池作為分布式發(fā)電的儲能系統(tǒng)，可以有效解決分布 式發(fā)電隨機性的問題，提高供電的穩(wěn)定性和降低發(fā)電成本。 如果能做好動力電池 的梯次利用，不僅可以降低動力電 池的成本并延長使用壽命，還可以有效降低 儲能成本，并對可再生能源的發(fā)展起到幫助作用。1)國外梯次利用情況目前全球范圍內(nèi)都在積極開展有關動力電池梯次利用的研究，像德國、美國、曰本等國家由于起步較早，如今已經(jīng)有了很多成功的示范工程和商業(yè)項目， 大部 分是以儲能二次利用為主。例如日本的 4R Energy,將日產(chǎn)leaf氣車的二手電 池用于家庭和商業(yè)儲能，德國博世集團則利用寶馬的純電動汽車退役的動力電池 建造

13、2MW/2MWH大型光伏站儲能系統(tǒng)，美國公司FreeWire面向辦公區(qū)域開發(fā)了 一款可移動的電動汽車充電寶，基于退役的廢舊動力電池供能。表1總結了目前 國外電池梯次利用的典型成功案例。表1國外電池梯次利用的典型案例國家應用領域案例概述參與主體日本家庭、商業(yè)儲能由日產(chǎn)汽車和住友集團合資建立的4R Energy ,銷售或租賃日產(chǎn)leaf汽車的二手動力電池用于 家庭和商業(yè)儲能。4R Energy 公司日本家庭儲能夏普公司開發(fā)智能功率調(diào)節(jié)器，讓車載動力電 池可以應用于家庭儲能。夏普公司美國/日本家庭儲能美國EnerDel公司和日本伊藤忠商事在部分新 建公寓中推廣梯次利用電池。美國EnerDel公司、日

14、本伊藤忠商事美國家庭、商業(yè)儲能美國 Tesla Energy 開發(fā)了 powerwall 和 powellpack ,分別面向家庭儲能系統(tǒng)和商業(yè)儲 能系統(tǒng)。Tesla Energy德國電網(wǎng)儲能德國BOSCHI團利用寶馬 ActiveE和i3純電動 汽車上退役的動力電池建造 2MW/2MWH大型光 伏站儲能系統(tǒng)。該系統(tǒng)建造在德國柏林，由瓦 騰福公司負責日常運行和維護。BOSCH BMW瓦騰福公司美國/瑞典電網(wǎng)儲能美國通用公司與瑞典 ABB集團聯(lián)合開展了關于 車用鋰電池梯次利用的研究，主要面向智能電 網(wǎng)，用來儲存太陽能、風能等分布式發(fā)電系統(tǒng) 產(chǎn)生的電力。通用公司、ABB集團2）國內(nèi)梯次利用情況動力

15、電池的梯次利用目前在國內(nèi)的發(fā)展相較于世界范圍內(nèi)仍有一定的差距， 由于是近幾年才開展相關的研究和應用，目前還停留在示范工程階段，并沒有成 熟的商業(yè)化運作。例如，由中國電科院、國網(wǎng)北京市電力公司與北京交通大學協(xié) 作完成的100kWhW次利用電池儲能系統(tǒng)的工程示范，北京市科技計劃“電動汽 車鋰離子電池系統(tǒng)全生命周期利用技術研究與示范”課題由國網(wǎng)北京市電力公 司、北京工業(yè)大學與北京普萊德新能源電池科技有限公司共同完成，利用退役的動力電池在低速電動車和電力直變站電路系統(tǒng)上進行了改裝，實現(xiàn)了動力電池梯次利用效率最大化等工程項目。表2列舉了目前國內(nèi)典型的動力電池梯次利用示 范工程。表2國內(nèi)動力電池梯次利用示

16、范工程應用領域案例概述參與主體電網(wǎng)儲能由中國電科院、國網(wǎng)北京市電力公司與北京交通大學耗時兩年共同完成的100kWh梯次利用儲能系統(tǒng)的工程師范。中國電科院、國網(wǎng)北京市電力公 司、北京交通大學低速電動車/電網(wǎng)儲能利用退役的動力電池，在電動場地車、電動 叉車和電力變電站直流系統(tǒng)上進行改裝示 范，用作低速電動車動力源和電網(wǎng)儲能。國網(wǎng)北京市電力公司、北京工業(yè)大 學、北京普萊德新能源電池科技有 限公司電網(wǎng)儲能利用2008北京奧運會退役的電動汽車鋰電池，完成了 360kWh梯次利用智能電網(wǎng)儲能系 統(tǒng)。北京海博思創(chuàng)科技有限公司、國網(wǎng) 北京市電力公司低速電動車國網(wǎng)浙江電力公司對電動汽車退役的動力電 池進行改組，

17、用于48V電動自行車動力電源。國網(wǎng)浙江電力公司電網(wǎng)儲能國網(wǎng)河南電力公司在鄭州市建立了基本退役 的動力電池的混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，聯(lián)調(diào)成功， 在一年時間內(nèi)累計發(fā)電超過 45MWh國網(wǎng)河南電力公司4、梯次利用市場及企業(yè)(1)梯次利用市場由2014年全球主要鋰離子電池廠商出貨量可以看出，全球鋰電池市場發(fā)展 勢頭良好，有競爭力的公司不勝枚舉，其中也包括中國本土的廠商，這也與我國 近來突破美國對磷酸鐵鋰技術的專利壟斷有很大關系。.AESCLG檜下 mEff LEJ中航鋰電力唧國也圖4 2014年全球主要鋰離子電池廠商出貨量我國自2011年以來，鋰電池的市場規(guī)模也越來越大，越來越多鋰電池正極 材料的生產(chǎn)，也意味

18、著越來越多的鋰電池廢棄物的產(chǎn)生。 有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2009-2015 年，我國累計生產(chǎn)新能源車49.7萬輛，按照動力電池5年壽命推算，2016年下 半年，第一批次新能源汽車動力電池將陸續(xù)退役，電池回收任務艱巨。據(jù)預測，2016年我們國家動力電池的報廢量累計約為 2萬-4萬噸，到2020 年前后，我國僅純電動乘用車和混合動力乘用車的電池累計報廢量，將突破 15 萬噸，達到17萬噸左右的規(guī)模，可見廢舊鋰電池的回收再利用擁有廣闊的市場。 業(yè)界認為，到2018年我國動力鋰電池回收市場將 50億元，到2020與2023年， 動力鋰電池市場規(guī)模將可進一步增長到 136億元與311億元。(2)梯次利用企業(yè)目前，

19、國內(nèi)數(shù)家企業(yè)在電池梯次利用上都有所研究，中航鋰電在電池的梯次利用和再次利用上也已經(jīng)有了系統(tǒng)性解決方案，其再生利用的回收率可以做到金屬回 收率99犯上，正負極94犯上，預計2018年將批量承擔電池回收業(yè)務。 合肥國 軒高科動力能源有限公司在動力電池梯次利用應用上已經(jīng)形成電動三輪車、電動自行車、路燈電池組、1.28MWW能電站、5KWB用儲能電箱，10MW1裝箱式電 站等解決方案，在資源回收方面已建立日處理 2000Ah電池的資源化回收小試線。 萬向A123系統(tǒng)有限公司的濕法回收工藝已經(jīng)實現(xiàn)了電池安全無污染的拆解，根 據(jù)預測，從整個投入來看，回收處理 1噸廢舊電池的收益為5900元。他們的結 論是

20、，三元電池回收可實現(xiàn)預期經(jīng)濟效益，LFP電池回收必須通過回收處理效率 以期實現(xiàn)經(jīng)濟效益平衡。表3動力電池梯次利用企業(yè)在舁 廳P企業(yè)名稱梯次利用情況十大電池企業(yè)排名1比亞迪有業(yè)務12CATL有業(yè)務23合肥國軒高科動力能 源有限公司產(chǎn)品研發(fā)34萬向A123系統(tǒng)有限公 司有業(yè)務45中航鋰電涉及業(yè)務76北京普萊德產(chǎn)品研發(fā)87深圳市比克電池布局108上海中興派能布局，有示范9中天儲能布局10杭州萬好萬家新能源BMS弟次利用5、法律政策目前，發(fā)達國家主要以法律作為防治電池污染和實現(xiàn)循環(huán)利用的重要保障。 通過建立健全完善的法律機制，充分實施“延伸生產(chǎn)者責任”制度，利用法律強 制力對各個環(huán)節(jié)進行規(guī)定，約束整個

21、電池生命周期的各個相關主體， 使其必須按 照法律規(guī)定承擔責任和履行義務，并對違反法律規(guī)定的主體進行嚴厲的懲罰。(1)美國美國歷來相當重視環(huán)境管理方面的工作， 針對廢舊電池的生產(chǎn)、收集、運輸 和貯存等過程提出技術規(guī)范，并采取生產(chǎn)者責任延伸和押金制度。立法方面。針對廢舊電池立法涉及聯(lián)邦、州及地方 3個層面，其中資源保 護和再生法、清潔空氣法、清潔水法從聯(lián)邦法規(guī)角度，采用許可證管 理辦法，加強對電池生產(chǎn)企業(yè)和廢舊電池資源回收利用企業(yè)的監(jiān)管。含汞電池和充電電池管理法主要針對廢舊二次電池的生產(chǎn)、收集、運輸、 貯存等過程提出相應技術規(guī)范，同時明確了有利于后期回收利用的標識規(guī)定。 紐 約和加州的產(chǎn)品管理法案

22、中覆蓋到鋰離子電池產(chǎn)品，要求制造商制定在不犧牲消 費者和零售商利益的前提下制定電池收集和回收的計劃。回收方面。美國國際電池協(xié)會制定了押金制度， 促使消費者主動上交廢舊電 池產(chǎn)品。同時美國政府推動建立電池回收利用網(wǎng)絡，采取附加環(huán)境費的方式，通過消費者購買電池時收取一定數(shù)額的手續(xù)費和電池生產(chǎn)企業(yè)出資一部分回收費。作為產(chǎn)品報廢回收的資金支持，同時廢舊電池回收企業(yè)以協(xié)議價將提純的原 材料賣給電池生產(chǎn)企業(yè)，此種模式既能讓電池生產(chǎn)企業(yè)很好的履行相關責任義務，在一定程度上又保證了廢舊電池回收企業(yè)的利潤，落實了生產(chǎn)者責任延伸制度。(2)歐盟歐盟采用生產(chǎn)者承擔回收費用的強制回收制度，并對電池使用者提出了法定義務

23、。自1990年開始，歐洲的車廠已開始強調(diào)在汽車中使用可回收的材質(zhì)及零 組件的再利用。2000年歐盟通過2000/53/ec關于廢棄汽車的技術指令(即 elv指令)，目標在于建立收集、處理、再利用的機制，鼓勵將廢棄汽車的部件 重復利用，減少汽車產(chǎn)品對環(huán)境的破壞，并致力于環(huán)境保護、資源保護、以及能 源節(jié)約。歐盟2006/66/ec電池指令與電池回收直接相關，該指令涉及所有種類的電池，并要求汽車電池生產(chǎn)商應建立汽車廢舊電池回收體系。歐盟從2008年開始強制回收廢舊電池，回收費用則由生產(chǎn)廠家來負擔。以回收領域較為成熟的德國為例。德國已建立較完善的回收利用法律制度， 依據(jù)歐盟和德國關于電池回收法規(guī)的規(guī)定

24、：在德國，電池生產(chǎn)和進口商必須在政府登記；經(jīng)銷商要組織收回機制，配合生產(chǎn)企業(yè)向消費者介紹在哪兒能免費回收 電池；最終用戶有義務將廢舊電池交給指定的回收機構。(3)日本日本在回收處理廢電池方面一直走在世界前列， 建立了 “蓄電池生產(chǎn)-銷售-回收 -再生處理”的回收利用體系。相關法律法規(guī)可以分為三個層面：第一層指基本 法，即促進建立循環(huán)型社會基本法；第二層指綜合性法律，包括固體廢棄 物管理和公共清潔法、資源有效利用促進法、節(jié)能法、再生資源法 等。第三層指專門法層面，包括根據(jù)各種產(chǎn)品的性質(zhì)制度的專門法規(guī)。從1994年10月起，日本電池生產(chǎn)廠商開始采用電池收回計劃， 建立起“蓄電池 生產(chǎn)-銷售-回收-再生處理”的電池回收利用體系。這種回收再利用系統(tǒng)是建立 在每一位廠家自愿努力的基礎上，零售商家、汽車銷售商和加油站免費從消費者 那里回收廢舊電池。電池遵循與