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动力电池面临新课题:高安全、低成本、可回收

日期:2019-08-20    来源:中国汽车报

国际新能源网

2019
08/20
11:24
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关键词: 动力电池 固态电池 新能源汽车配件

   经过多年发展,中国已经成为全球最大的新能源汽车市场,而动力电池作为其核心零部件备受关注。随着电池技术进步及新能源汽车市场逐步成熟,市场对动力电池已从追求高能量密度逐步向追求高安全、低成本、可回收的方向发展。
  ■加强电池主动安全防控
  近段时间接连发生的数起电动汽车起火事件使得有关安全的话题热度不减。在日前举行的2019中国(青海)锂产业与动力电池国际高峰论坛上,中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高表示,当前安全事故是新能源汽车产业发展的致命隐患,而动力电池热失控是安全事故的本质。
  通过对动力电池热失控热-机-电耦合机制的深度研究,发现在热失控诱因、发生和蔓延的三个过程中,电池充电析锂、电池内短路、单体电池热失控和电池系统热蔓延是导致安全问题产生的根本原因,可利用快充控制、电池管理、热设计和热管理等方法实现对动力电池热失控的主动安全防控。
  分析2018年新能源汽车事故统计数据发现,充电时发生事故的比例较大,原因包括:快速充电不当引发电池析锂,使得电池寿命快速衰减和热稳定性变差;充电功能安全设计水平低下;充电过程数据通讯不规范等。欧阳明高指出,目前锂离子电池能量密度已经达到300Wh/kg,未来会继续提高,在这种情况下,对电池安全防控技术的要求也会越来越高。产业界应当着力解决锂离子电池安全问题,研发出更加安全的动力电池,保障电动汽车产业顺利发展。
  天津力神电池股份有限公司常务执行副总裁王念举持类似观点,他认为,至少在未来10年内,锂离子电池仍是电动汽车动力的主要解决方案,在提升电池能量密度的同时也要在设计和制造环节保证电池的高安全性。
  除了技术层面,还应在哪些方面保障电池安全?对此,作为欧洲权威的车辆检测机构,德凯集团执行副总裁、东亚及南亚区总裁曾牧指出,电动汽车和动力电池安全不仅要关注设计层面,也要重视检测和验证对安全的保障作用。
  ■电动化催生新业态
  电动化不仅让汽车产业的面貌焕然一新,也使得汽车产业与能源、科技等产业加快了跨界融合。由于动力电池的可移动、可分离、可控制特性,汽车电动化不断催生新的产业生态和商业模式。
  中国电动汽车百人会秘书长兼首席专家张永伟发布的课题报告《让动力电池流动起来:动力电池全生命周期资产运营管理》指出:电池作为可移动的储能载体,能与可再生能源有效结合,并参与电网调节;电池作为可分离的特殊资产,能够催生出新的商业模式,例如基于车电分离的整车或电池租赁模式、基于共享经济的分时租赁模式等;电池作为可控制的智能单元,可与智能化、网联化技术相结合,融入能源互联网体系。
  张永伟表示,动力电池的监测、评估、利用、再生和创新金融模式是完善其全生命周期循环体系的关键。其中,电池监测可为电池健康状态及价值评估提供依据;电池评估可解决电池估值困难的问题;梯次利用是退役电池循环体系的中间环节,有助于提高动力电池全生命周期的使用价值;报废电池中的有价金属具有资源化回收价值;包括绿色信贷、债券、基金、保险等在内的绿色金融有助于缓解企业资金压力,降低企业运营风险。
  ■电池回收再利用有待突破
  随着新能源汽车产销量及动力电池出货量的不断提高,动力电池如何回收再利用成为摆在行业面前的一道难题。根据中国汽车技术研究中心有限公司的统计数据,2018年后我国的新能源汽车动力电池进入规模化报废期,预计2023年报废量将达48.09万吨。其中,2018~2020年报废电池中磷酸铁锂电池占多数,预计2021年起三元电池的报废量开始增多,2023年三元电池的报废量将大于磷酸铁锂电池。
  当前我国动力电池回收再利用的政策主要体现在三个方面:一是落实生产者责任延伸制度,二是建立健全动力电池回收利用体系,三是强化对从业企业的行业监管。目前,我国已经初步形成了以整车、电池和第三方企业为主体的动力电池梯次利用和回收体系。根据工信部统计,截至2018年底我国退役电池回收服务网点建设达到3204个。
  不过,虽有一定成果,但电池回收再利用体系、机制等还存在很多问题。例如,电池梯次利用企业准入条件不清晰,电池退役标准不明确,废旧电池的评估、拆解等技术不成熟,电池回收再利用的产业链相对孤立、没有很好协同等。据北京赛德美资源再利用研究院有限公司董事总经理赵小勇介绍,最近3年间电池回收企业由20余家发展至300余家,但真正有工厂、有能力做环保验收的只有30~40家。
  铁塔能源有限公司副总经理孔庆西表示,锂电池相比传统铅酸蓄电池在能量密度、循环寿命和环保方面都具有优势,随着2019年起动力电池退役量爆发式增长,合理的梯次利用是解决新能源汽车发展后顾之忧的关键,也是解决新能源汽车成本居高不下的重要手段,而小容量、分布式的基站备电,无论从安全性还是经济性来讲,都是动力电池梯次利用的最佳场景。他还指出,我国新能源汽车企业众多,如果自主建立回收服务网点,可能造成重复建设,且回收拆解企业及资源综合利用企业等对应机构亦较多,难以协调,有必要探索共享型的联合回收模式。
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