電動(dòng)汽車電池設(shè)計(jì)的發(fā)展將會(huì)促進(jìn)還是阻礙二次電池市場(chǎng)？

電動(dòng)汽車電池的使用壽命通常為 7 至 10 年，具體取決于幾個(gè)重要因素。即使是同一型號(hào)的電池，有些電池的退化速度也會(huì)比其他電池更快，這取決于工作溫度、充電速率、平均充電狀態(tài)和放電深度。例如，在工作標(biāo)準(zhǔn)以外的溫度下工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的電池退化速度會(huì)更快。當(dāng)電動(dòng)汽車電池的健康狀態(tài) (SOH) 達(dá)到 70% 至 80%(或額定容量的 70% 至 80%)時(shí)，即被認(rèn)為已達(dá)到使用壽命終點(diǎn)。此時(shí)，該電池可能不再適用于電動(dòng)汽車。與其將這些電池丟棄并浪費(fèi)其剩余價(jià)值，不如將這些退役電池用于要求比電動(dòng)汽車更低的二次利用中。這可能包括固定式儲(chǔ)能或低功率電動(dòng)汽車應(yīng)用。

電池再利用者的考慮因素

行業(yè)中的再利用者從汽車 OEM 那里獲得鋰離子電動(dòng)汽車電池，通常具有商定的最低 SOH。這些再利用者可能仍會(huì)進(jìn)行自己的 SOH 和電化學(xué)阻抗測(cè)試。那些 SOH 低且內(nèi)阻高的電池可能不適合二次利用。可以通過(guò)從電池管理系統(tǒng)中提取和處理數(shù)據(jù)，或使用機(jī)器學(xué)習(xí)或基于物理的建模技術(shù)來(lái)估計(jì)這些參數(shù)。根據(jù)技術(shù)和要測(cè)試的電池?cái)?shù)量，這可能是一個(gè)耗時(shí)的過(guò)程，從而增加再利用成本。

另一個(gè)必須考慮的問(wèn)題是，是否要將電池拆解到電池單元級(jí)別，還是將電池集成到電池組級(jí)別。通過(guò)拆解到電池單元級(jí)別，性能最佳的電池單元可以用于新的布置，并使二次電池在性能方面與新的鋰離子固定式蓄電池更具競(jìng)爭(zhēng)力。然而，拆卸電池組并非一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)，而且由于汽車 OEM 之間的電池組設(shè)計(jì)存在差異，因此需要使用熟練的勞動(dòng)力來(lái)安全地執(zhí)行此操作。因此，體力勞動(dòng)是影響再利用成本的關(guān)鍵因素。

由于拆卸深度增加帶來(lái)的復(fù)雜性和成本，北美和歐洲的大多數(shù)再利用初創(chuàng)公司都在將退役的電動(dòng)汽車電池集成到電池組級(jí)別，用于固定存儲(chǔ)應(yīng)用。在某些情況下，來(lái)自不同 OEM 的電池組可以并聯(lián)在一起，以創(chuàng)建更大的千瓦時(shí)到兆瓦時(shí)的集裝箱系統(tǒng)。這也為再利用者帶來(lái)了一些電動(dòng)汽車電池供應(yīng)方靈活性的優(yōu)勢(shì)。然而，電池組的性能將受到性能最差的電池的限制，因此再利用者依賴 OEM 為他們提供具有預(yù)先指定的性能特征的電池組。此外，再利用者將更多地依賴電池分析工具(而不是電池操作員對(duì)新電池的依賴)來(lái)密切監(jiān)控電池性能。此外，由于這些電池在電動(dòng)汽車中的首次使用過(guò)程中會(huì)老化和退化，因此一些電池組很有可能在規(guī)定的固定存儲(chǔ)項(xiàng)目使用壽命之前發(fā)生故障。再利用者必須確保他們能夠用其他性能相似的二次電池替換這些電池，這會(huì)增加項(xiàng)目或服務(wù)的總成本。

中期電動(dòng)汽車電池設(shè)計(jì)趨勢(shì)

電動(dòng)汽車電池組設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的幾種趨勢(shì)可能會(huì)為以更低的成本重新利用性能更好的二次利用系統(tǒng)提供機(jī)會(huì)，從而幫助二次利用電池在固定儲(chǔ)能應(yīng)用中與新型鋰離子電池更具競(jìng)爭(zhēng)力。這些趨勢(shì)中的第一個(gè)是 OEM 采用電池到電池組或電池到底盤的電動(dòng)汽車電池設(shè)計(jì)。電池到電池組電池設(shè)計(jì)不分成幾個(gè)模塊，而是將電池堆疊在一起以減少不必要的材料和重量，從而提高電池組的能量密度。這也簡(jiǎn)化了制造過(guò)程，降低了成本。沒(méi)有模塊將減少再利用者拆卸到電池級(jí)別的時(shí)間，從而降低再利用成本。然而，電池到底盤的電動(dòng)汽車電池組是車輛的結(jié)構(gòu)部分，因此，清除它們可能是一項(xiàng)更加艱巨的任務(wù)。這對(duì)再利用者來(lái)說(shuō)不利。

第二個(gè)趨勢(shì)是電動(dòng)汽車電池使用更大的電池尺寸。這只會(huì)減少電池組中的電池總數(shù)，因此會(huì)減少拆卸到電池級(jí)別的時(shí)間。第三個(gè)趨勢(shì)是電動(dòng)汽車的平均電池尺寸增加，從而增加行駛里程。更大的電池在每個(gè)工作周期內(nèi)的放電深度會(huì)更低，從而減少電池隨時(shí)間的衰減。因此，如果在給定的保修期(里程或使用年限)后退役，更多電池可以以更高的 SOH 退役，而不是在電池達(dá)到 70% 到 80% 的 SOH 時(shí)退役。這種趨勢(shì)可能更適用于卡車或公共汽車中使用的大型電動(dòng)汽車電池。這些車輛通常比乘用電動(dòng)汽車具有更大的續(xù)航里程要求，因此如果電池 SOH 超過(guò) 90%，就可能被迫退役。雖然現(xiàn)在不一定會(huì)發(fā)生這種情況，但再利用者可能計(jì)劃在不久的將來(lái)采購(gòu)此類電池，以促進(jìn)性能更好的二次系統(tǒng)再制造。

前景

目前，大多數(shù)再利用者都在將退役的電動(dòng)汽車電池集成到電池組級(jí)別，用于二次利用固定式儲(chǔ)能應(yīng)用。這樣可以避免復(fù)雜的拆卸程序和更高的再利用成本。然而，這樣做的缺點(diǎn)是二次利用固定式儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能可能會(huì)更差，因?yàn)殡姵氐男阅軙?huì)受到性能最差的電池的限制。電池級(jí)拆卸需要更長(zhǎng)的時(shí)間，而 OEM 之間的電池組設(shè)計(jì)差異使這一過(guò)程變得更加復(fù)雜。然而，電池到電池組和更大的電池外形尺寸等趨勢(shì)可能有助于將拆卸時(shí)間縮短到電池級(jí)。這將降低再利用者設(shè)計(jì)性能更好的二次利用固定式儲(chǔ)能電池的成本。此外，這將使這些系統(tǒng)從成本和性能角度來(lái)看與新型鋰離子固定儲(chǔ)能電池更具競(jìng)爭(zhēng)力。

電動(dòng)汽車電池二次利用市場(chǎng)仍處于起步階段，北美和歐洲的一些初創(chuàng)企業(yè)主要負(fù)責(zé)多個(gè)二次利用試點(diǎn)項(xiàng)目。事實(shí)上，預(yù)計(jì) 2030 年全球僅安裝 11 GWh 的二次利用電池，而當(dāng)年全球鋰離子固定式儲(chǔ)能需求估計(jì)約為 235 GWh。大多數(shù)討論的趨勢(shì)都可能從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看使二次利用市場(chǎng)受益，從而促進(jìn)市場(chǎng)更快增長(zhǎng)。然而，這些趨勢(shì)不是由二次利用市場(chǎng)的需求驅(qū)動(dòng)，而是由電動(dòng)汽車電池性能改進(jìn)的需求驅(qū)動(dòng)。如果再利用者希望生產(chǎn)更便宜、性能更好的二次利用電池系統(tǒng)，就必須相應(yīng)地適應(yīng)這些趨勢(shì)。