动力电池梯次利用需要建设柔性化拆解流水线及大数据管理系统

摘要：近年来，随着新能源汽车的广泛使用，如何处理报废动力电池越发受到人们的重视，在保护环境和减小污染同时拥有更好的经济效益成为动力电池回收行业探索的主要方向。目前对于报废动力电池的处理方法主要有两条技术路线，一是对电池进行拆解提取贵金属等物质，二是进行退役动力电池的梯次利用，两种技术路线之间也有一定的联系，在动力电池梯次利用之后还是需要拆解回收，可以理解为动力电池的拆解回收是最终结果，梯次利用是一个提高电池利用率的过渡阶段。

       目前，动力电池拆解回收已经形成了一定的产业化规模，赣州豪鹏、邦普循环、华友钴业及格林美等企业已经建立了相关生产线并投产。而动力电池的梯次利用行业目前还是处于初步阶段，应用也多以示范性工程为主，阻碍其大规模商业化发展的原因除了当前市场规模较小、政策不完善、技术较为落后外，主要还是梯次利用过程中关键步骤流程化的缺失和不足。目前，梯次利用的关键步骤主要有动力电池拆解、性能检测、电池修复及产品重组等，每一部分都对电池梯次利产品的效果有很大的影响。
      车辆实现动力电池的快速分离 建设柔性化拆解流水线
      梯次利用首先要进行的是动力电池的选型，并非所有的动力电池都适合梯次利用。三元动力电池由于含有较多的稀有金属，通过拆解提取其中的锂、钴、镍、锰等材料，能实现每吨大约4.29万元的经济收益。而磷酸铁锂电池通过报废拆解仅能够实现每吨大约0.93万元的经济收益，难以覆盖其回收成本，因此磷酸铁锂动力电池更适合梯次利用。
      从新能源汽车拆卸动力电池的前提要保证车辆的完整性，一般磷酸铁锂动力电池的使用年限是4-6年，而车辆的正常使用年限远高于此，所以在从新能源汽车上拆卸动力电池时不能破坏车辆的整体结构，要保证车辆的正常使用。北汽新能源就推出“换电”模式新车型EU快换版，动力电池的拆卸更换最快只需要2分46秒，这也有利于动力电池的梯次利用。

从电动车上拆下的电池包还需要进一步的拆解获得电池模块或者电芯，由于电芯之间一般以焊接方式相连，如要拆解到电芯，极易造成安全问题或电芯损伤甚至报废，难以确保无损拆解，而电池模组之间是软性连接设计，因此对电池包拆解一般建议只拆到模组。电池包一般有几百伏的高压，拆解前须做好放电处理。针对不同车型的 PACK 在结构设计、模组连接方式以及工艺技术等方面的差异，要注意在拆解中进行柔性化配置，在拆解后，要做好分类、标识、存放、信息录入和追溯管理等。
      目前我国动力电池拆解流水线的的建设还不完善，拆解完整率不高且适应性较差。未来需要建设柔性化动力电池拆解流水线，可以适应多种类型的动力电池拆解，做到一条流水线可以拆解方形电池、圆柱电池、软包电池甚至柔性电池等，实现拆解智能化，提高效率的同时也降低了拆解成本。还应当加强对动力电池无损拆解的研发，不断降低电池包、电池模组拆解及电芯分离的损坏率，提高报废动力电池的使用率和梯次利用的经济价值。
      检测技术存在瓶颈 需要建立动力电池大数据监控系统及评估模型
      退役的动力电池往往在性能和安全上有一定的缺陷，存在漏液、短路、壳体变形、极柱腐蚀、一致性较差等问题，这些残次电池对梯次利用有很大的影响，这就需要在梯次利用之前进行电池筛选和综合性能评估，这也是保持梯次利用产品安全性和可靠性的有效途径。检测内容主要包括电芯或模组的外壳完好性、电芯剩余容量、剩余使用寿命、内阻变化情况、电压差等指标。目前，梯次利用企业应用较多的诊断检测方法主要针对单体电池，动力电池模组和系统直接诊断的难度较大。
      常规方法主要是直接对其外观和电化学性能进行测试和评估，使用纳米 CT技术可对电芯内部三维结构进行定性及定量分析，建立电池的电化学模型，并通过电池的外部电化学参数来分析电池内部性能状态；还有一些新兴技术，如接触式的超声无损检测技术，可通过超声信号与电化学性能的关联或者直接扫描，实现对电芯荷电状态（SOC）和健康状态（SOH）的快速高精度实时检测或监测；梯次利用行业对电池模组的检测技术要求较高，要求在不破坏电池模组的情况下，检测到模块内部的完整情况，同时检测出电池是否有锂枝晶生长，预警可能导致“死锂”和电池短路等风险，目前尚无这种成熟的技术和装备，这也是梯次利用行业未来需要解决的一个重点难题。
      针对梯次利用在动力电池的监测评估方面，企业应该建立基于动力电池生命周期监控的大数据信息技术，建立监控平台对电池的的生命周期和各项指标进行实时的监控、记录、分析，预计动力电池的退役期限，提供数据支撑来推测动力电池的性能情况，为动力电池梯次利用检测提供有力保障，提高产品的检测效率及检测准确性。同时还应该建立动力电池寿命预估和检测模型，结合动力电池系统生命周期监控的该电池历史运行数据，进行快速精准的预估和检测。
      结语
      随着第一批新能源汽车陆续进入“退役阶段”，动力电池将迎来一波报废潮，针对报废动力电池的梯次利用也成为人们关注的热点。我国动力电池梯次利用还处于起步阶段，产业链不完善、技术较为落后且流程化能力不足，面对潜能巨大的梯次利用市场我国企业要想抢占到更多的“蛋糕”，需要在产业连关键步骤上取得突破，要实现报废动力电池的快速拆解，搭建柔性化拆解产业链。针对动力电池的寿命预估和性能检测要建立动力电池大数据监控系统及评估模型，实现报废动力电池的快速精准选择，只有提高梯次利用关键生产步骤的技术水平和工作效率才能促进行业的长远发展。