动力电池的梯次利用和回收在新能源汽车中的应用

（一）定义

动力电池的梯次利用是指当动力电池不能满足现有电动车辆的功率和能量需求时，将其转移应用到对动力电池能量密度、功率密度要求较低的其他领域，达到充分发挥其剩余价值的目的。

动力电池回收是指动力电池在功率和能量方面均完全失去使用价值后，通过一定的途径由相关机构或企业收集，并采用化学或物理方法分离出各种有利用价值的元素，减少或消除对环境带来的负面影响的行为。铅酸电池回收利用流程如图2-31所示。

图2-31　铅酸电池回收利用流程

国家规定：动力电池容量下降到额定容量的80%就意味着其寿命的终结。

①动力电池不宜在现有车辆上继续使用时，进行梯次利用。

②充分发挥动力电池的利用价值后，进行回收利用，提取电池中的贵金属、稀土元素等稀缺资源，提高资源利用率，减少污染。

（二）步骤

退役动力电池梯次利用的主要流程通常包括以下步骤：

①退役的动力电池回收。(www.xing528.com)

②对动力电池组进行拆解，获得电池单体。

③根据电池的特性，筛选出可使用的电池单体。

④根据需求对电池单体进行配对，然后重新组成电池组。

⑤后期的系统集成与运行维护等。

退役下来的动力电池虽然容量跟以前相比有所下降，但仍然具有利用价值。例如，用作储存可再生能源电力的备用电池，对电网供电的巨大峰谷差起到一定的稳定作用，消除电力供需波动等。对退役动力电池进行储能再利用会使新能源汽车制造厂商的成本有所下降。从相关资料来看，国内的部分动力电池梯次利用项目见表2-5。

表2-5　国内部分动力电池梯次利用项目

从表2-5可知，动力电池梯次回收主要集中在储能方面。储能系统的作用体现在可保障大型太阳能、风能等新能源发电大量接入与充分利用，同时又提高了输配电设备的利用率，提高了电网安全裕度。另外，相关的技术突破和产业化还将带动采矿、电池制造、电力电子设备等产业的进一步发展。

根据电池储能系统的规模和层次结构，电池储能系统主要包括储能单元、储能支路和储能回路这3个方面。储能单元是电池储能系统的基本组成部分，由一台储能变流器（PCS）、电池堆（BP）和电池管理系统（BMS）构成；储能支路由一个低压开关柜和一个储能单元构成；储能回路由一个升压变单元、多条并联储能支路和储能回路监控系统构成，其中储能支路是储能回路的最小组成单元，可以独立形成一个储能系统。

电池堆作为实现电池储能和释放的载体，它的集成过程为多只电芯（Cell）并联形成单元电池（Unit）；多个电池单元串联构成电池模块（Block）；多个电池模块（Block）串联构成电池串（BS）；多个电池串并联组成电池堆。大容量储能电站需要成千上万只单体电池。退役下来的动力电池则可以根据应用场合和作用，在电池储能系统的容量配置和选型上起到作用。比亚迪于2009年在深圳建立1 MW×4 h磷酸铁锂电池储能示范电站，储能单元额定功率为100 kW，由600节FV200A磷酸铁锂电池组成，每10节单体电池串联构成标准电池模组，20块模组串联组成电池组，3组电池组并联得一个100 kW单元，ATL于2011年在松山湖厂区建设1 MW×2 h的储能示范电站，采用60 Ah/3.2 V单体磷酸铁锂电池，3并12串组成模块，再20个模块串联成一个电池串，15串并联构成单支路电池储能系统。