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从我们收集的梯次利用案例来看,在理论研究和示范工程方面较多,在商业化推广方面,还处在初期的探索阶段。
针对梯次利用的商业利益分析和技术可行性分析,已经持续进行了十年以上,相关的研究文章和分析报告也为数不少,已经为产业化的发展积累了一定的理论基础。
在示范工程方面,大多集中于分布式发电、电网储能和充电站等,多为中大规模的电池系统,比较适合课题性的研究和成果的展示,在应用方面的探索,还需要更多样化。
在商业应用方面,家庭储能、商业储能、移动电源、应急电源等小型灵活的设备,应该可以尽快的打开市场梯次利用的市场,为企业的发展赢得先机。在本系列文章的第(四)部分,还有针对商业应用领域的进一步分析。
总体来看,梯次利用虽然已经引起政府部门、科研机构、部分企业的关注和研究,但还没有引起大量的资源投入,属于“蓝海”市场。随着退役动力电池总量的爆发,这一领域所潜藏的巨大商业机遇,必将引起众多企业的积极参与和激烈竞争。新的产品、新的技术、新的商业模式,在未来都会层出不穷。
五、 梯次利用的难点与挑战
针对退役的动力电池,有两种可行的处理方法,一种是直接作为工业废品,进行报废和拆解,提炼其中的原材料,实现原材料的循环利用,这方面已经有一些国内的企业进行商业化运作;另一种方式,则考虑退役的动力电池,虽然已经不满足汽车的使用条件,但仍然拥有一定的余能,其寿命并未完全终止,可以用在其他领域作为电能的载体使用,从而充分发挥其剩余价值。
相对而言,梯次利用更能够发挥产品的最大价值,实现循环经济的利益最大化,是更为绿色和环保的做法。但梯次利用所面临的难题和挑战也非常的多,如果不能有效解决,就不能实现真正的产业化。
1. 电池拆解
动力电池退役时,是整个pack从车上拆解下来的。不同的车型有不同的电池pack设计,其内外部结构设计,模组连接方式,工艺技术各不相同,意味着不可能用一套拆解流水线适合所有的电池pack和内部模组。那么,在电池拆解方面,就需要进行柔性化的配置,将拆解流水线进行分段细化,针对不同的电池pack,在制定拆解操作流程时,要尽可能复用现有流水线的工段和工序,以提高作业效率,降低重复投资。
在拆解作业时,不可能完全实现自动化,必然存在大量的人工作业,而pack本身是高能量载体,如果操作不当,可能会发生短路、漏液等各种安全问题,进而可能造成起火或爆炸,导致人员伤亡和财产损失。因此,采取什么样的措施和方法,确保电池拆解过程中的安全作业,是梯次利用的一个重点。
2. 剩余寿命预测
这里分两种情况考虑,一种是动力电池在服役期间,其相关运行数据有完整记录,那么当梯次利用的厂家拿到这些数据之后,结合电池的出厂数据,可以建立电池模组的简单寿命模型,能够大致估算出,在特定运行条件下电池模组的剩余寿命(根据所设定的终止条件)。
另一种情况就恶劣的多了,动力电池的使用情况并无数据记录,仅有出厂时的原始数据(如标称容量、电压、额定循环寿命等),使用过程未知,当前状态未知。当梯次利用的厂家拿到电池后,如何判断其健康状态和剩余寿命呢?这就需要对每个模组进行测试,先明确其当前的健康状态,然后要根据测试数据和出厂时的原始数据,建立一个对应关系,根据不同的材料体系,大致估算其潜藏的剩余价值。
第二种情况,梯次利用的成本会提高很多,测试设备、测试费用、测试时间、分析建模等,都会增加不少的成本,导致梯次利用的经济价值降低。基于有限的数据,对剩余寿命的预测也是不准确的,这无疑又会增加梯次利用产品的品质风险,使得产品的生命周期成本较高。所以,如何做到快速无损的检测,是该种情况下梯次利用的关键所在。
3. 系统集成技术
梯次利用,最合理的应该是拆解到模组级,而不是电芯级,因为电芯之间的连接通常都是激光焊接或其他刚性连接工艺,要做到无损拆解,难度极大,考虑成本和收益,得不偿失。
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