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          動力鋰電池梯級利用:檢測技術與回收方式同等

          作者:admin????來源:未知????發布時間:2021-01-18 09:50????瀏覽量:
            《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035年)》(以下簡稱《規劃》)公開發布時,《新能源汽車動力蓄電池梯次利用管理辦法》處于征求意見階段。

            《規劃》提出“推動動力鋰離子電池整個價值鏈的發展”,如完善動力鋰離子電池多層次多用途回收體系,加強全生命周期監管等?!墩髑笠庖姼濉诽岢龅拇胧└鼮榫唧w,即鼓勵梯隊利用公司開發生產適用于基站電源備份、儲能、充電和更換等領域的梯隊產品。

            在此之前,業界對動力鋰離子電池的級聯利用一直存在爭議。爭議的焦點是用在哪里,怎么用,最后能不能用。

            "并非所有動力鋰離子電池都適合串聯使用。"中國南方電網研究所研究員雷波認為。北京柯勝能源科技有限公司創始人褚于正更關心的是退役動力鋰離子電池在整個生命周期中處于何種狀態,如何對其進行綜合評價。

            《我國科學報》在采訪中了解到,隨著新能源汽車在國內的迅速普及,按照動力鋰離子電池使用壽命為5~10年的計算,新能源汽車的大量動力鋰離子電池將陸續退役。然而,動力鋰離子電池運行數據的缺乏、檢測技術的有限和相關標準的缺乏成為其級聯利用的障礙,制約了行業的大規模發展。

            電池退役即將到來

            據公安部統計,截至2019年底,我國新能源汽車數量達到381萬輛,比2018年增加120萬輛,增長46.05%。

            根據《規劃》,從2021年起,在國家生態文明實驗區和重點大氣污染防治區增加或更新公共交通、租賃、物流配送等公共交通工具,新能源汽車比例不低于80%;到2035年,純電動汽車將成為新銷售車輛的主流,公共領域的車輛將全面電氣化。

            電池是電動汽車的核心部件之一。但由于動力鋰離子電池的壽命一般為5 ~ 8年,隨著電動汽車數量的增加,會增加退役電池。

            隨著動力鋰離子電池使用時間的增加,剩余容量會越來越低。當剩余容量約為初始容量的80%時,動力鋰離子電池將達不到電動汽車續航里程的要求,將退役。但是,還是有使用價值的。經過測試和整理,仍可用于對電池能量密度要求不高的行業,如基站電源備份、儲能等。這不僅可以減少資源浪費和環境污染,而且具有一定的經濟價值。

            動力鋰離子電池的梯級利用已經成為業界共識。如果將2014年視為中國電動汽車數量增加的第一年,“今年是第六年,已經進入第一波動力鋰離子電池退役高峰”。據褚于正介紹,2019年的數據顯示,約有12.4億瓦時功率的鋰離子電池退役,其中約3/4是磷酸鐵鋰離子電池。近年來,動力鋰離子電池的級聯利用場景比較清晰,基本都是通信基站、電網儲能、低速車輛等的備用電源。

            比如中國鐵塔公司使用退役的磷酸鐵鋰電池作為通信基站的備用電源,已經成為動力鋰離子電池梯級利用發展最快的應用場景之一。目前,中國約有12萬個基站使用退役電池,總容量約為1.5億瓦時。這些電池對于取代原來的鉛酸電池很重要。

            據專家估計,如果將現有的通信基站全部更換,大約可以容納200萬節電動車退役電池。根據中國環保聯合會近日發布的報告,2025年,電動汽車階梯電池的功率將達到32億瓦時,可以覆蓋全國5G通信基站的待機功率需求。

            篩選和評估很困難

            然而,盡管市場前景廣闊,但動力鋰離子電池的梯級利用仍以試點示范項目為主,無法大規模商業化。

            2018年,中國南方電網研究院率先承擔國家重點R&D計劃“級聯利用動力鋰離子電池大規模工程應用關鍵技術”。“我們在項目實施過程中遇到的最大困難之一是,在市場上獲得的退役電池存在嚴重的違規行為。”雷博承認,即使在2016年之后,國家也對動力鋰離子電池的規格、尺寸和代碼做出了統一要求,“但整體可用性不夠高”。

            此外,動力鋰離子電池在車輛中的使用差異很大。退役后,他們還面臨著不同程度的安全風險,如電池一致性差、充放電速率有限、速率過高,容易導致熱失控。

            在楚于正看來,退役動力鋰離子電池的測試、運行和維護可以解決上述大部分問題。

            “我們去了很多場景。退役動力鋰離子電池的現場檢查時間非常高,只有四五個小時甚至30分鐘到一個小時,所以需要快速了解電池的相關信息。這時候怎么辦,怎么測試,測什么數據?”楚于正說道。

            比如需要快速評估電池的電流容量、內阻等參數,是否存在安全隱患,預測電池在梯級利用過程中的衰減趨勢。

            為此,清華大學楚于正團隊總結出四點,即基本信息、健康狀況、一致性狀況和安全狀況。“前三個是評價項,最后一個是拒絕項。然而,行業并沒有做好安全狀態評估。很多檢測中心基本沒有這個項目,未來應用的風險還是比較大的。”

            “篩選和評估仍然是目前使用動力鋰離子電池的難點。”中國能源研究協會儲能專業委員會副主任賴小康坦言,行業需要一個標準的程序來判斷退役的動力鋰離子電池是否、如何、在哪里可以使用?;厥漳J揭仓陵P重要

            雷博認為,為了更好地利用動力鋰離子電池,有必要加快信息追溯管理平臺的建設,將現有的電池生產、電網和電動汽車公司正在建設的平臺連接起來,實現數據聯動。

            然而,另一個問題是不可避免的,那就是知識產權。根據征求意見稿,梯隊利用公司在從事廢舊動力電池梯隊利用活動時,應根據國家相關法律法規的要求,與新能源汽車和動力電池生產公司協調解決知識產權相關問題。

            這一規定本身其實是合理的,可以有效防止知識產權糾紛,但在執行層面卻非常困難。

            專家表示,車輛公司和動力鋰離子電池生產公司一般不向梯隊使用公司提供相關信息,從知識產權授權到核心技術保密,很多環節都存在諸多障礙。因此,“僅靠這一條款很難解決知識產權問題,至少需要明確相關技術產品的授權和保密”。

            除了提高檢測技術水平和數據聯動外,退役動力鋰離子電池的回收模式也很重要。

            中國綠色供應鏈聯盟電池委員會副秘書長楊慶育表示,在國外,無論是租金、押金模式還是公司支付模式,核心原則都是誰使用誰承擔回收的最終責任。“在國內,國家鼓勵人們使用各種政策的新能源汽車,以降低用戶成本。但從回收利用的角度來看,這是矛盾的。”

            以磷酸鐵鋰離子電池為例,其剩余壽命和衰減曲線適合級聯利用。楊慶育表示,如何讓公司愿意回收并進行梯級利用是一個政策考慮。(來源:中國科學雜志/作者:秦志偉)

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