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动力电池综合利用之标准箱动力电池综合利用现状

2020-01-17 浏览次数:1,826 次 盖世汽车

截至2019年底,我国新能源汽车保有量达381万辆,其中,纯电动汽车保有量310万辆,占新能源汽车总量的81.19%。预计2020年实现新能源汽车保有量500万辆,纯电动汽车保有量400万辆几无悬念。随着早期的新能源汽车已经或陆续进入报废及动力电池寿命,损耗等多重因素叠加,动力电池处理问题成为新的关注点。

基于动力电池在当前全生命周期内使用不合理,综合利用方面的不科学等因素的考量,2019年12月16日 工信部发布了《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件(2019年本)》《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法(2019年本)》。文中明确提出遵循先梯次利用后再生利用的原则。从全文中透露出的信息可以看到拒绝直接再生利用,充分挖掘动力电池使用价值逐步成为新风向,新常态。

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一、现阶段纯电动汽车动力电池综合利用仍待提升

研究显示预计到2020年当年动力电池报废量约20万吨,2025年将达到100万吨,2030年将达到惊人的300万吨。如何解决动力电池先梯次利用后再生利用不仅是新能源产业补强短板的需求,更是国家层面节能环保的新抓手,这一课题从国内第一辆电动汽车上牌开始就有众多企业开始论证。从目前国内对于退役、废旧动力电池的处理仍集中于直接再生利用为主。

目前业内相对实力较大的企业中,如格林美,深圳乾泰,虽然拥有动废旧动力电池循环利用和再生利用的技术,但整个废旧动力蓄电池综合利用行业内仍然以再生利用为主是不争的事实。

当下整个行业循环利用率低究其根本在于这技术废旧动力电池拆解、放电、分选环节的成本和梯次利用动力电池尚无稳定的市场载体。毕竟报废的动力电池SOH必然有所降低,即使做到分选环节的技术性控制后保持均匀性一致,在什么车上使用这批电池依旧存在流向的问题。所以绝大数企业通过廉价收购来的报废动力电池一拆了事,既简单又经济,何乐而不为呢?但显然一拆了事绝不是最理想的解决方式。

二、换电模式下的标准动力电池综合利用的探索

换电模式目前主流技术路线分为整体底盘换电和模块分箱换电,前者代表企业分别是北汽、蔚来,后者为伯坦科技。前者由于依旧采用异形电池,循环利用尚无优势;而伯坦科技采用标准箱动力电池,目前已经实现先循环利用后再生利用的无缝连接。在充分挖掘动力电池综合利用的相关技术方面,伯坦科技目前实际应用的“标准箱电池”+“分箱换电”值得关注。那么,伯坦的是如何玩转动力电池综合利用从技术到市场的相关产业链的整合的呢?

1) 标准箱动力电池生态内全部车型通用

图1:伯坦科技打造的“标准箱动力电池

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伯坦电池具有统一外形尺寸、统一的电连接器、统一的采集控制功能以及通信协议。其标准箱动力电池约93-100kg,带电量15Kwh,其生态内全部车型车系均可通用(目前已与东风、奇瑞等6家车企完成10余款车型的共同研发及市场投放,市场规模约3万余辆)

此外在确定以上软硬件条件后,不管是主机厂、换电运营商或是电芯及pack制造企业都能快速适配。统一的电池功能和对外接口,大大的降低了在电池pack研发、车辆适配研发的工作量,节省了上下游企业的开发周期和开发投入费用。

2)充分挖掘动力动力电池使用寿命的尝试

伯坦科技在分箱换电模式下,通过换电站内慢充结合其均衡充电、单包充电技术,极大的提升了动力电池使用寿命。实现了动力电池在第一、第二阶段(乘用车及物流车环节)梯次利用过程中相比同类电池快充条件下平均可提升寿命30%左右。

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上图为伯坦实现单包充电的媒介,通过游动连接器的每一根引线可以实现对动力电池内部每一个模组进行单包充电,结合均衡充电,意味着每一次供电过程都可以实现动力电池内部压差的修正。

数据显示目前伯坦科技运营系统内累计运营其标准箱动力电池约20万块,通过投放市场的各类“分箱换电”车型,已经形成乘用车→物流车→低速车/储能→报废拆解的正向流通。

3)无需二次改造的梯次利用技术

伯坦科技采用的标准箱动力电池尺寸在设定之初曾扫描了全球80%以上车辆底盘数据,具有极高的兼容性。因此可以适配乘用车、商用车、低速车等不同车型,仅需根据不同车型不同带电量的需求灵活组合配置电池数量即可,因此在梯次利用过程中,无需二次改造即可继续流入市场。

此外伯坦科技云端系统基于其车端和电池端的VCS技术可以在动力电池全生命周期内监测动力电池内部每一个模式任意时刻的性能和状态,实时监控分析,控制动力电池梯次利用和报废的节奏,并为梯次利用动力电池流入市场提供数据支撑。

4)为数不多的灌胶技术实践者

由于伯坦科技所应有的分箱换电生态内,动力电池使用寿命大幅延长,对动力电池安全性提出更高的要求。因此在过保护方面,伯坦电池对安全方面着重考虑,在常规的安全设计上更增加了纳米级有机硅灌封材料封装,内部采用安全隔仓及导气泄压设计,箱体采用SMC材料模压成型。在满足国标GB/T31467.3 情况下,还额外增加并通过了50km高速撞击、10m跌落、无熔断器短路、40T抗压、60min高温燃烧等极端条件下的安全测试。

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从现阶段来看,形成全产业链全部车型动力电池全生命周期内综合利用仍极具挑战,但在部分细分市场如伯坦科技主导的“分箱换电”生态内已经逐步探索并形成了动力电池高度综合利用解决方案。随着国家层面更多的政策性引导,动力电池大规模开展综合利用的元年或许就是2020年。

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