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隨著新能源汽車(chē)的推廣，動(dòng)力電池爆發(fā)式增長(zhǎng)。2014年底以來(lái)，由于新能源爆發(fā)式增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰離子電池已經(jīng)一電難求，產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足新能源車(chē)發(fā)展的需要。國(guó)內(nèi)動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)能近五年的增長(zhǎng)情況見(jiàn)下表。

 

 

根據(jù)2011年以來(lái)動(dòng)力鋰離子電池的性能狀況和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，動(dòng)力鋰離子電池使用的時(shí)間大約在3-5年，也就是說(shuō)，2013年以及以前制造投入使用的動(dòng)力鋰電池，2016年都基本達(dá)到了回收的時(shí)間。我們僅以當(dāng)年的鋰電池制造和報(bào)廢量來(lái)計(jì)算，以每瓦時(shí)二次利用售價(jià)僅為1元人民幣的保守價(jià)格，可以計(jì)算得出2016-2020年動(dòng)力鋰離子電池二次利用，將達(dá)到的市場(chǎng)份額。

 

以上計(jì)算僅為保守估計(jì)，其中2018、2019年的數(shù)據(jù)，根據(jù)2011-2015年的增長(zhǎng)率推算。而實(shí)際上，2014-2015年以來(lái)，動(dòng)力鋰電池的增長(zhǎng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2011-2014年，此增長(zhǎng)趨勢(shì)預(yù)計(jì)會(huì)持續(xù)到2018年以后。2019年之后5年的報(bào)廢的動(dòng)力鋰離子電池，實(shí)際上遠(yuǎn)比我們測(cè)算的數(shù)字還要高。

 

動(dòng)力鋰電池二次利用的市場(chǎng)空間。目前電動(dòng)自行車(chē)使用鋰電池還不足10%，未來(lái)使用鋰電將是一個(gè)大趨勢(shì)。路燈儲(chǔ)能、微型分布式能源將越來(lái)越深入人們的生活，其對(duì)鋰電的應(yīng)用將呈現(xiàn)出爆發(fā)的態(tài)勢(shì)。未來(lái)二次利用的動(dòng)力鋰電池，預(yù)計(jì)在照明儲(chǔ)能、市政亮化工程、分布式能源、微動(dòng)力等方面會(huì)有大量使用。排除個(gè)別用戶(hù)不喜歡用舊品的用戶(hù)偏好，動(dòng)力鋰電池二次利用的市場(chǎng)空間，至少在每年800億人民幣以上，而且以大約35%的速度增加。

動(dòng)力鋰電池按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)到了使用壽命，從新能源車(chē)上撤下來(lái)的時(shí)候，還有相當(dāng)?shù)娜萘?。還有較為寬泛的使用空間。但是并不是像很多人想象的那樣，可以組合起來(lái)就用，在技術(shù)上還有一些障礙。一是新品應(yīng)用的時(shí)候，電池的一致性很好,但是舊品二次利用的時(shí)候，一次性已經(jīng)沒(méi)有新品那么好，甚至一直相當(dāng)差，這對(duì)成組使用造成了很大障礙。二是電池的容量、電壓、內(nèi)阻等在二次利用的時(shí)候，會(huì)在很少的循環(huán)次數(shù)的時(shí)候，形成斷崖式下跌，因?yàn)閯?dòng)力鋰電池新品制造的時(shí)候,在工藝和性能設(shè)計(jì)上，就只考慮了新品的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的各參數(shù)性能，因此在新品使用后，在舊品二次利用階段，各項(xiàng)性能參數(shù)的持續(xù)參差不齊，在不同的點(diǎn)位上，降落很大，對(duì)后期使用造成極大困難。

 

我們以容量為例。我們通過(guò)國(guó)外產(chǎn)動(dòng)力鋰電池和國(guó)產(chǎn)動(dòng)力鋰電池兩款的測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看。

 

 

下圖是德國(guó)產(chǎn)某混動(dòng)車(chē)所用的動(dòng)力鋰電池，單體6.4安時(shí)，按照標(biāo)準(zhǔn)下車(chē)，下車(chē)時(shí)候，測(cè)得剩余容量為5.1-5.2安時(shí)之間。測(cè)算測(cè)試循環(huán)次數(shù)后所余容量如下表

 

根據(jù)以上容量，形成曲線(xiàn)如下：

 

從以上曲線(xiàn)可以明顯看到，循環(huán)次數(shù)在短短100次以后，就開(kāi)始形成斷崖式下跌。

 

下面是國(guó)內(nèi)一家知名鋰電企業(yè)產(chǎn)硬殼方形動(dòng)力電池，單體20安時(shí)。下車(chē)時(shí)候全部放電后充滿(mǎn)，測(cè)得剩余容量為11.2-11.8安時(shí)之間，測(cè)算測(cè)試循環(huán)次數(shù)后所余容量如下表：

 

 

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，形成曲線(xiàn)如下：

 

 

可以看到，容量基本上是斷崖式下跌，循環(huán)過(guò)半后，已經(jīng)放不出電來(lái)了。

 

 

綜合以上情況，動(dòng)力鋰電池二次利用，還面臨著性能和技術(shù)的障礙甚至是瓶頸。如果實(shí)現(xiàn)二次利用，不但要解決一致性問(wèn)題，還需要解決容量、電壓、內(nèi)阻等正常實(shí)現(xiàn)和后續(xù)維持的問(wèn)題。

作為國(guó)內(nèi)新興鋰電池品牌，鑫動(dòng)力受邀攜儲(chǔ)能機(jī)柜、UPS電源、AGV小車(chē)鋰電池、掃地機(jī)器人鋰電池等尖端科技亮相本次電池展，吸引了不少?lài)?guó)內(nèi)、國(guó)外客戶(hù)及行業(yè)同仁駐足參觀、咨詢(xún)及合作洽談。

 

 

     

1. 正極材料的安全隱患

 

當(dāng)動(dòng)力鋰電池使用不當(dāng)時(shí)，導(dǎo)致動(dòng)力鋰電池內(nèi)部溫度的升高，使正極材料會(huì)發(fā)生活性物質(zhì)的分解和電解液的氧化。同時(shí)，這兩種反應(yīng)能夠產(chǎn)生大量的熱，從而造成動(dòng)力鋰電池溫度的進(jìn)一步上升。不同的脫鋰狀態(tài)對(duì)活性物質(zhì)晶格轉(zhuǎn)變、分解溫度和動(dòng)力鋰電池的熱穩(wěn)定性影響相差很大。

 

 2 .負(fù)極材料的安全隱患

 

早期使用的負(fù)極材料是金屬鋰，組裝的動(dòng)力鋰電池在多次充放電后易產(chǎn)生鋰枝晶(動(dòng)力鋰電池在充電過(guò)程中鋰離子還原時(shí)形成的樹(shù)枝狀金屬鋰)，進(jìn)而刺破隔膜，導(dǎo)致電池短路、漏液甚至發(fā)生爆炸。嵌鋰化合物能夠有效避免鋰枝晶的產(chǎn)生，大大提高動(dòng)力鋰電池的安全性。隨著溫度的升高，嵌鋰狀態(tài)下的碳負(fù)極首先與電解液發(fā)生放熱反應(yīng)。相同的充放電條件下，電解液與嵌鋰人造石墨反應(yīng)的放熱速率遠(yuǎn)大于與嵌鋰的中間相碳微球、碳纖維、焦碳等的反應(yīng)放熱速率。

醫(yī)療設(shè)備電池

 

對(duì)于動(dòng)力鋰電池的回收與利用，目前行業(yè)公認(rèn)有兩種做法，一種是梯次利用，一種是拆解回收。站在技術(shù)的角度，這兩種做法都有一定的技術(shù)門(mén)檻。