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    低溫磷酸3.2V 20Ah
    低溫18650 3350mAh
    低溫26650 3300mAh
    20年專注鋰電池定制

    動力鋰電池儲能問題多多 廢舊鋰電池具備經濟效益

    环彩网LARGE  |  點擊量:38次  |  2022年07月23日  

    摘要
    2015年4月份北京交通臺的一檔汽車節目當中,曾有聽友質疑新能源汽車是否真的環保:“那么多新能源汽車的電池,得污染多少莊稼地???”隨著電動汽車的环彩网,未來動力電池將迎來巨大的市場,此后也

    2015年四月份北京交通臺的一檔汽車節目當中,曾有聽友質疑新能源汽車是否真的環保:"那么多新能源汽車的電池,得污染多少莊稼地???"隨著電動汽車的环彩网,未來動力鋰電池將迎來巨大的市場,此后也將出現大量動力鋰電池退役的回收再利用問題。這里雖然有空前機遇,但也帶了不能回避的新問題。本文通過動力鋰電池回收的八個關鍵詞,來系統性闡釋動力鋰電池的機遇、隱憂和應對之策。文章較長,本文分三篇刊登。此為第二篇。


    關鍵詞:儲能


    提到未來廢舊動力鋰電池的环彩网。一般會提到一個重要方向,就是退役后性能尚可的動力鋰電池仍可以作為儲能電池繼續服役。這個是非常好的輸出方向,我從2010年開始接觸儲能項目,堆儲能項目有淺薄心得,結合儲能項目的實際工程特點,目前看這個想法多少有些一廂情愿了。


    第一,電池的要求。

    低溫磷酸鐵鋰電池3.2V 20A
    -20℃充電,-40℃ 3C放電容量≥70%

    充電溫度:-20~45℃
    -放電溫度:-40~+55℃
    -40℃支持最大放電倍率:3C
    -40℃ 3C放電容量保持率≥70%

    應該明確,儲能電池的應用環境可能不像動力鋰電池那么苛刻,一般都安置在室內,也會配備溫度控制和主動散熱,也不太可能會有震動,但是這并不意味著對電池安全要求有所下降。儲能電池規模很大,常以百千瓦甚至兆瓦級作為單位,能量調度和電池管理復雜性起碼不亞于的動力鋰電池,同時加上能量過于集中,因此在電池性能和壽命上也是有較高的要求。


    第二,和儲能項目的匹配程度


    儲能電池屬于工程屬性的電池,建設在時間和空間的相對集中,有明確的工期限制。動力鋰電池屬于环彩网屬性的應用,電池的淘汰隨時隨地發生,和儲能電池的工程屬性不大匹配。假如有了儲能項目,再去市場上回收電池,時效上肯定無法保證;假如把平時回收的電池儲存起來,可能會新增回收電池的成本,同時電池的存放過程中,性能也可能會發生改變;假如本著"能回收多少用多少"的原則,能處理掉的動力鋰電池可能太少了。電池回收后還要經過拆解、分選等一些列過程,最終的有效环彩网的回收率也存在著較大的隨機性。也許這個回收率具有統計上的穩定性,具體我沒做過深入研究,但是針對某一批次,回收率可能就無法保證了。


    第三,紛雜的規格。


    無論是之前的集中式儲能,還是目前比較流行的分布式儲能,其能量規模都是比較大的。通過回收得到的動力鋰電池,可能是來自不同廠商、不同車型的不同規格、不同型號,其成組和串并聯的方式,也不盡相同,即使同樣品牌同規格的電池,由于使用一段時間后,其內阻、容量、自放電、電極表面狀態可以也會有較大的差異。如此雜亂的電池用到一個大規模的儲能項目上,

    低溫高能量密度18650 3350mAh
    -40℃ 0.5C放電容量≥60%

    充電溫度:0~45℃
    放電溫度:-40~+55℃
    比能量:240Wh/kg
    -40℃放電容量保持率:0.5C放電容量≥60%

    其電池管理的難度可能會大大新增。聽過技術手段完成性能上的統一之前,還要完成形式上的統一:要根據儲能項目的需求做二次開發,要求電池成組后的外形、安裝、動力接口、信號接口、通訊接口、各種協議、電壓等級必須是統一的,能接受統一的電池管理、能量管理和熱管理……


    第四,回收電池的定價和售后問題。


    眾所周知,限制儲能市場的最大因素之一,就是成本問題。沒有從事儲能行業的人都在對補貼電價政策的出臺翹首以盼。以度電成本作為重要經濟性衡量標準的儲能項目,儲能電池成本居高不下,為了讓項目具有經濟可行性,往往儲能電池有較長的設計壽命,5年、10年、甚至20年,以分攤電池成本,即使如此,龐大的初次投資額和借貸的金融成本,也是一筆非常龐大的數字。因此,儲能項目對儲能電池的價格十分敏感。


    如此長周期的電池設計使用年限,對全新的電池的壽命都可以說是個考驗。假如想要市場去接受回收的舊動力鋰電池,在沒有法規強制的前提下,就意味著相比全新的電池,回收的電池要有較低的價格和不太短的壽命,同時還要有一按時間的售后保證,這可能意味著電池生產廠商要延長電池的保修期。


    提到電池的定價,有很多計算方法。我個人感覺至少應該遵循的一個原則,那就是使用廢舊電池,不新增項目的成本。打個比方,假如廢舊電池的使用壽命承諾不低于全新電池的30%,那么電池定價最好也不要超過全新電池30%,否則,雖然初次投資金額有所下降,但是計算度電成本卻會上升,市場可能是不樂于接受的(當然這個承諾的壽命是怎么來的,也是值得商討的)。實際情況中,電池的回收、拆解、分選、運輸、倉儲、二次成組,每一步都是有成本的,且這個成本還有大的隨機性。比如环彩网拆解一組電池,并不能準確了解里面有多少能回收使用的(我曾拆過一些動力鋰電池組,越是知名的廠商,Pack為了追求能量密度,設計的相當緊湊,很多電池在拆解的過程中很容易發生機械損壞),是不是有廉價且準確的廢舊工業化電池評測技術,來保證能快速分出可回收二次使用的電池,如何將不同規格的電池二次成組封裝,設計、加工和組裝的費用等加起來的總成本究竟會是多少?具體數字目前還無從得知,但是我想不會太便宜。


    第五,不能解決根本問題。


    說通過淘汰到儲能市場,來解決電池的后處理問題,本身就是一個不成立的命題,這么做可能只是新增電池的服役時間,降低電池的成本(是否真能降低還有帶商榷)。但是電池二次退役后,仍然面對著如何處理的問題。也不乏有個別不法之徒,通過動力鋰電池向儲能電池的轉換,跳出動力鋰電池監管的視線,造成新的環境問題。


    雖然大量的專家學者和研究人員,通過實驗證明廢舊動力鋰電池可以應用于儲能市場,但是在工程上未必匹配,在價格上未必有優勢。假如定價太高,那么儲能開發商可能是抵觸的;假如定價太低,電池回收商可能是抵觸的;假如要新增額外的售后服務,那么電池生產商可能是抵觸的。當前全新的動力鋰電池價格已經一降再降,雖不敢說已經觸底,但是起碼說利潤空間已經很有限了,這樣的大形勢下,讓回收電池有絕對的價格優勢還是有難度的。從我個人的觀點看,小批量示范性質的向儲能市場輸出回收的動力鋰電池可能可行的,但是目前看很難成為解決的動力鋰電池的重要途徑。


    關鍵詞:資源


    在前文中提到,電池中有多種重金屬污染物,但是這些污染物多是有經濟價值的。目前常用的鋰電池正極材料有LiCoO2,LiNiO2,LiMn2O4,LiFePO4和三元材料等,正極材料、乙炔黑導電劑和有機粘合劑涂覆于鋁箔上構成正極,負極重要是由片狀碳材料、無定形碳材料涂覆于銅箔上構成。電解質溶液中的電解質鹽一般為LiCF3SO3,LiBF4和LiPF6等鋰鹽,常用的溶劑有碳酸乙烯脂(EC)、碳酸丙稀脂(PC)、碳酸二甲脂(DMC),甲基乙基碳酸酯(EMC)等。


    最常用的鈷酸鋰電池(消費市場和上代TSLA所使用的電池),鈷含量大約占15%左右。天然鈷礦石品味較低,絕大多數的鈷和其它金屬形成共生礦,礦石中鈷的含量僅為0.01%-0.20%,冶煉成本高,并且我國是個貧鈷的國家,自身的資源遠遠不能滿足市場的需求,要大量的進口鈷料。假如廢舊鋰電池不加以回收利用,勢必會造成資源的極大浪費,給大量要鈷酸鋰材料的鋰電池行業帶來具大的經濟壓力,相比之下,廢舊鋰電池中的鈷極具回收價值。每年電池的報廢量已經超過1億只,按照每只電池重量20克計算,那么鈷含量在3克以上,假如80%回收,可以回收鈷240噸。當前鈷的價格較低,在13~14美元/磅,折合約為18~20萬人民幣/噸,在不考慮回收率的前提下,僅鈷的回收價值就在4000萬以上。廢舊鋰電池中不僅含有鈷,還含有鐵、鋁、銅等金屬,以及有機電解液(技術上有一定難度),其中的回收電解液具有更高的價值。比較有前景的三元材料電池和磷酸亞鐵鋰電池中同樣含有不少有價金屬,因此回收各種廢舊鋰電池有一定的經濟效益。


    除了電池內部的價值成分外,電池的外殼通常也是由鋁材或是塑料制成的,同時具有高的回收價值。另外,值得一提的是,常規動力鋰電池和消費市場使用的電池是有一些差別的,往往要將動力鋰電池電芯經過串并聯成組后再使用。也會大量的使用銅、鋁、鋼板等價值原材料。


    這里不得不提及一下鎳氫電池,廢舊的鎳氫動力鋰電池中鎳的含量高達30~50%,鈷含量約為2~5%,稀土含量為5~10%,具有非常高的回收價值。但是同時鎳氫電池中使用的混合稀土金屬為主,負極也是通過熔融的形式儲氫合金,相比鎳鎘電池,其回收分離難度也要相應大一些。

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