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南京金龙张蒙阳:面向二次利用的动力锂电池技术条件探讨

2020-03-07   点击量:526

锂电产业吸金千亿,黄金罗盘指向何方,2018我国国际锂电暨电动技术发展高峰论坛,于四月20-二十一日在上海召开,本次大会由:第一锂电网,第一电动汽车网,我国充电桩网,锂电百人会,贺励展览联合主办,同期:我国国际电动汽车暨充换电技术高峰论坛,本次大会超过40位嘉宾出席演讲分享,超过500位嘉宾出席,同时超过20家公司设立展台宣传最新技术和产品。

各位下午好,谢谢前几位嘉宾的分享。我给大家带来一个稍微轻松一点的话题。这个时候谈谈这个话题也比较合适,也反映了最近一直思考的问题,关于动力锂电池二次利用的问题。


我们国家到2014、2015年恐怕有50万辆动力电车面对着退役的问题,为我们后续更加规范的两次利用做一些铺垫。带着这些问题和大家做一些分享。我有二个问题,目前将要退役的动力锂电池,假设要二次利用,比如说动力锂电池用于低速电动汽车,用于充电站的储能,为以后的二次利用做更好的铺垫,应该如何去做。


我们回顾一下重要的几个步骤。第一是动力锂电池的首次利用。如何去筛选它,如何匹配我们想要的二次利用,会起各种各样的变化。通常来说,可以简单的说,在首次的利用中,电池的容量在不断的衰减,同时它的不一致性也在新增。电池的内阻也会在新增。我们在开始服役的时候,通过一些筛选和分组,我们可以设想一个电池系统里面有很多个电芯,容量是分布在比较狭小的范围内的,随着它的服役,我们期盼容量在下降,最低的容量会下降的更多一点。通常的期待到退役的时候,有80%的容量,这是一种初时的想法,不一定是真实。容量的衰减可能比你设想的要快。取决于很多有益无益滥用的情况,都会影响到衰减的过程。


我给大家分享二个例子。实际上电池衰减的速度比我们设想的要快的多,这是北京奥运大巴的例子,初始容量是90Ah,退役的电池只有44-51Ah,这些电池是不是适合做二次利用,或者应该怎么样做?这是我最近碰到的例子,2014年是520Ah,到2018年时候只有340Ah,在大多数电压比较高的时候,容量衰减,在放电结束的时候,还维持着比较高的水平,一部分的电芯衰减的很厉害。


那假如是我们要去重新衰减和重组,我们应该考虑什么,如何预测在二次利用重组的系统它的寿命和一些性能。这是一个很粗犷的考量。容量和电池在不断的变化,作为一个衰减就像新电芯一样的重新进行衰竭和组合,最后假如保证你预测的寿命有某一种确定性。商业价值会有很大的不一样。美国再生能源实验室做的一些工作,二次利用的使用寿命,他们发现放电深度和上一次容量的衰减有很强的相关性。随着衰减的不一样,电池的寿命可以从于五年的二次使用寿命降到几乎没有任何的意义。右图下面二个预测曲线的末端,二次储能的寿命得到了很大的提升。


假如使用过程中,我们有类似健康状态变化的属于可以给二次利用成功的开发带来一些支撑。这时放电深度对我们使用寿命的一种考量。放电的深度DOD对寿命的影响很大,十年以后可能DOD就会接近100%,假如你要80%的放电,必须是要充分的考虑到,容量在不断的衰减。在二年的时候已经接近了100%的放电深度。放电深度的影响有二重性,第一个是容量的减少,有效的新增了放电的深度,第二个放电深度的新增,加快了容量的衰竭。百分之几的核电状态的变化,都会给你的二次寿命带来影响。


我想问一个稍微大胆一点的问题,假如我们不想通过筛选重组,直接把模组用到我们的二次应用上,那我们还是回到动力锂电池在正常的服役中部分发生的一些变化,必须要求借助技术的手段,能够把你的分布给降低。把最低的容量向上移,一定要有一个最好的使用方法,对我们的首次应用提出了更高的要求。均匀的电芯的温度,在线SOH估算和管理合适的模块电量电压。在这样的情况下,我认为二次利用也是有可能的,这几年应该往一方面去发展。至于点量的要求也是有通用性。


汽车动力锂电池的二次利用寿命预期依赖于首次服务周期中的电池管理。基于电信SOHAndDOD管理非常的重要。第三筛选重组路径和直接二次利用路径要在线SOH的估算。我希望大家一起努力,把这个非常有利用使用的二次模组和管理模块,标准化继续往前推。让技术清晰化非常的有必要,它有一定的难度,但是它在技术上是可行的。谢谢大家。


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钜大特种电池工程研究院

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