废旧汽车动力电池梯级利用的检测指标

来源:钜大LARGE    2017-09-11    点击量: 172
      废旧动力电池梯级利用,在当前的语境下,主要是指汽车动力电池或者其组件从原来的新能源汽车上卸下后,重新装备到别的新能源汽车及其他储能设备上的过程。可分为三种用途:①动力电池整体利用②利用电池组③利用单体锂电池(电芯)。
      界定上面三种用途,涉及到剩余容量、能量密度、充放电倍率三个参数。容量就是电芯/电池组/动力电池储存的所有电量;能量密度是指单位体积或者重量可以存储的能量,也就是单位容量,这个指标当然越高越好,因为,在体积或者重量一定的情况下,可存电量更多。换言之,在容量一定的情况下,储能设备可以做的更小更轻;充放电倍率是能量储存和释放的速度,对于动力电池及其核心组件(电池组或者电芯)来说,就是锂离子运行(嵌入表现为放电,脱嵌表现为充电)的速度快慢,高倍率能够在短时间里实现存储和释放,对于大型设备意义非凡,是新能源汽车应用中的难题之一。而对于一些小型设备,不能大倍率充放电,一是安全,二是耗电过速。
      基本上来说,动力电池整体利用取决于剩余容量,即余能高于80%可以直接用于装备新的动力车,这是因为,动力电池组件此时的性能一致性可以保证,而且,这个高比例是能够保证新车正常的运营状态的。
利用动力电池中的电池组或者电芯的条件被新出台的标准规定为:剩余容量低于80%而高于60%。此时,如果电池组的性能符合某些储能设备(但不是新能源汽车)则可以直接利用,不能直接利用时就只能拆解出电芯进行梯次利用,即,把一个或者多个电池组中的电芯分别检测后,重新组装为新的电池组。这时要注意:相同容量的电芯可以串联和并联(相同指的是在一个波动范围内,要根据梯次利用中所涉设备的具体情况设定),不同容量的电芯可以并联,但这种不同容量的并联需要满足一个条件:相同的能量密度。
      与容量要求是“剩余”的不同,能量密度要求是“初始”的,即荷电量100%时的能量密度,从前面关于能量密度的定义可知,相同能量密度才能实现体积和重量的一致,这实际上等于是要求同型号的电芯才能匹配入同一个电池组中。因为不同的锂电池生产厂家所采用的原材料和生产工艺不尽相同,所以国家提倡“谁销售谁回收”,目的就是更利于废旧电池的梯次利用。
原材料和工艺的不同还可以导致不同厂家同一型号电芯放电曲线的差异,而放电曲线的差异意味着:组合在同一个电池组中的不同电芯放电时各行其是,速度不一,长期失衡下会使电池寿命缩短,同一家锂电池工厂的同款电芯则可以做到放电一致性,从而保证电池长期有效地使用。
      如上所述,在进行剩余容量检测时,锂离子嵌入/脱嵌的运行速度对于不同的用电器具是不一样的,这个速度可以用充放电倍率进行调整。不同倍率下的放电曲线是不同的,对电池组进行检测时,放电终止时间取决于容量最小的电芯,大倍率条件下不再放电的电池组,在小倍率条件下还可能继续放电。因而,准备装备的储能设备不同,进行检测时的倍率也要有针对性的选择。这是说电池组可以作为一个整体利用时的情况。但在绝大多数情况下,废旧汽车动力电池的电池组是不能直接用在新的储能设备上的,这个道理很简单,它们很难具备相同的装备和放电环境。这时,需要拆解不同电池组的电芯重新组装一个新的锂电池组,保证所采用的电芯在相同的适当倍率条件下放电曲线的一致。
      剩余容量、初始能量密度、设定的充放电倍率是决定废旧动力电池能否梯次利用的技术参数,它们需要专业设备进行检测才能确定。而电芯尺寸的统一与材质(钴酸锂/三元/磷酸铁锂)的一致性是不言而喻的了,因为它们是电芯出厂时已经确定了的,在重新装备时不会发生变化。
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