最全面的鋰電池梯次利用

梯次利用的流程可以分為三步:先對回收的電池進行篩選,然後進行電池的串並聯,第三步進行充放電的管理,外加入BMS,設計容量和功率的匹配。一般電池容量與功率的匹配比為8:1,放電倍率在0.125C。關注鋰電馬工,為你分享鋰電故事!

最全面的鋰電池梯次利用

鋰電池的梯次利用和回收主要基於環境保護、資源節省、有利可圖三個方面:

  環境保護:鋰電池的正極材料裡包含鎳、鈷、錳、鋰等重金屬元素,這些重金屬元素會對環境、水等造成汙染;負極材料裡面的碳材、石墨等會造成粉塵汙染;此外,鋰電池的電解液中含有有毒的化學成分,也會造成氟汙染。

  資源節省:鋰電池中含有大量的金屬元素,鎳、石墨等我國比較多,但是像鈷之類的金屬元素是我國稀缺的;中國的鋰元素絕對含量很多,但是開採難度比較大,一般都分佈在西藏、青海、四川等條件比較艱苦的礦山;鹽湖鋰裡面鎂離子含量比較高,提取鋰的難度也很大。

  有利可圖:做鋰電池的梯次利用及資源化回收還是能形成商業化的,因為最近幾年汽車行業大量轉入電動化,鋰電池需量增加,導致上游的貴金屬材料價格非常高,金屬鈷價格為60萬/噸,鎳10萬/噸,碳酸鋰17萬/噸,金屬鋰90萬/噸。


最全面的鋰電池梯次利用


  1、技術標準

  我國在《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規範條件》中要求:溼法冶煉條件下,鎳鈷錳的綜合回收利用率不低於98%,火法冶煉的回收利用率不低於97%。目前國內比較領先的企業像邦普等已經基本達到了標準。

  2、磷酸鐵鋰

  動力電池主要分為磷酸鐵鋰,用在商用車上,和三元電池,用在乘用車上,相比較而言,磷酸鐵鋰更適合梯次利用。這兩種電池的性能不太一樣,磷酸鐵鋰的循環壽命更長,電量從100%衰減到80%壽命可以達到2000-6000次。

  寧德時代做過上述測算,退役之後的磷酸鐵鋰動力電池可以作為儲能電池使用至少5年。磷酸鐵鋰如果直接報廢、拆解回收,收益有限,其成分鐵不值錢,鋰的含量又非常少,1噸磷酸鐵鋰的回收經濟收益在10000左右,如果用作梯次利用收益在30000-40000左右,所以從這兩個方面來看,磷酸鐵鋰比較適合梯次利用。

  3、梯次利用

最全面的鋰電池梯次利用

  梯次利用的流程可以分為三步:先對回收的電池進行篩選,然後進行電池的串並聯,第三步進行充放電的管理,外加入BMS,設計容量和功率的匹配。一般電池容量與功率的匹配比為8:1,放電倍率在0.125C。

  梯次利用的關鍵技術在於兩個:

  離散整合技術:不同電池的pack技術不同,拆解完需要對不同的單體電池根據電池模組的性能、壽命等進行整合;

  全生命週期追溯技術:通過BMS提供的SOC、SOH、SOP技術指標進行估算。

  國家要求構建新能源汽車國家監測與動力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺,平臺以電池生產時的編碼為信息載體,一直到電池死亡進行全生命週期的追溯和數據記錄。

  4、資源化回收

  磷酸鐵鋰壽命比較長,而三元電池的循環壽命在800-2000次左右,比較短;三元電池的安全性也沒有鐵鋰電池的好,著火點比較低,不適合用於儲能電站、通訊基站等環境複雜的領域。

  此外三元電池所含的鎳鈷錳價格比較高,即使直接拆解,收益也很可觀。所以相比而言,三元電池更適合拆解回收。三元電池拆解回收的價格在40000-50000元/噸,如果將拆解下來的鎳鈷錳再去做三元材料的前驅體,價格更高,以寧德時代為例,單價在80000元/噸。


  資源化回收分兩個階段:回收的電池先進行預處理,放電,除去外包裝,手工拆解分離得到電芯;然後再回收。

  目前來看,目前我國梯次利用的電池非常少,主要問題在於經濟性。根據電池聯盟的數據顯示,我國的儲能以抽水蓄能為主,火電站以鉛炭電池為主,磷酸鐵鋰電池遲遲沒有成為梯次利用的主體主要原因在於成本,鉛炭電池和抽水蓄能的成本在0.4元/kWh左右,鋰電池在0.7元/kWh。以煦達動力電池溧陽項目為例,測算結果表明,儲能項目靜態投資回收期在6年左右,如果要產生收益則需要運營滿10年,這樣稅後收益率在10%。雖然現階段梯次利用的經濟性不明顯,但是隨著電池成本的下降,未來梯次利用的市場會逐步爆發。


最全面的鋰電池梯次利用


  


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