新能源汽车动力电池如何“变废为宝”

辙宇

正在逼近的" 退役年 "
如何判断一个行业的火爆程度？
对新能源汽车而言，动力电池装机量是一个常用的参考方向：据中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会的最新统计数据显示，2018 年 1 至 9 月我国新能源汽车动力电池装机总量约为 28.7GWh（1GWh=1000000KWh）；其中，三元动力电池和磷酸铁锂动力电池齐头并进，宁德时代、比亚迪和天津力神等动力电池企业更是稳坐行业龙头，今年 9 月动力电池装机量之和已占据行业总量七成以上。与之形成对应的是，今年同期我国纯电动汽车产、销数量分别达到 55.46 万辆和 54.05 万辆。
消费市场对新能源汽车的态度在逐渐升温。根据中国电动汽车百人会理事长陈清泰的说法，最迟到 2025 年，纯电汽车的性价比就将赶超燃油汽车，并最终推动汽车消费结构的全面转型。
但对动力电池市场而言，" 秋天 " 其实要来得更早一些。



各类动力电池逐年退役量预测（单位：Gwh），图：中国电池联盟
中国电池联盟与北京绿色智汇能源技术研究院在今年早些时候发布的《动力电池回收利用行业报告（2018）》中指出，根据企业质保期限、电池循环寿命和车辆使用工况等多方面因素综合测算，今年将是新能源汽车动力电池进入规模化 " 退役 " 的拐点——到 2020 年，我国新能源汽车退役动力电池总量预计将超过 21GWh，其中约八成左右为三元材料动力电池。
按照当前市面上动力电池的平均质量进行粗略换算，不到两年后，将有来自约 70 万辆电动车淘汰下来的超过 23 万吨退役动力电池摆在我们面前。基于这个数据，中国电池联盟认为 2018 年后我国新能源汽车的动力电池就将进入规模退役阶段。
那这些退役电池该何去何从？
梯次回收是最优解决方案
和其他以电池为主要能源的设备不同的是，由于电池容量几乎直接与续航、动力性能等关键行驶参数挂钩，采用动力电池的新能源汽车在电池容量损耗至 70%~80% 左右便进入该退役的阶段。



电池回收下限对比
如何处理这些退役动力电池已经成为我国新能源汽车产业所必须面对的一大难题，而就动力电池而言，消纳是理论上可行的最佳方案。
如上所言，大部分新能源汽车的动力电池在退役后仍有不少容量，这些电池经过重新检测分析、筛选和搭配组装，也能够在其他一些对电池性能要求较低的领域发挥余热。对退役动力电池进行梯次回收显然是最具能源利用价值的消纳方式，而经过梯次回收而来的动力电池，主要应用领域则是储能。
储能即能量的存储，具体到电能存储上指的是利用化学或者物理的方法将产生的电能存储起来并在需要时释放的过程。相关资料显示，进行合理的电能储备能够为电力系统的调频、移峰填谷和可再生能源发电并网等应用中发挥巨大作用。



电力系统中常用的 30MW 储能系统
梯次回收而来的动力电池是电力储能的理想介质。上月底在北京举行的 "2018 年新能源汽车动力电池回收利用体系论坛 " 上，中国铁塔股份有限公司副总经理高步文就中表示，截至目前，中国铁塔已使用新能源汽车梯次电池 800M 瓦时，合计 1 万吨，在 8 万基站安装 30 万组电池，减少碳排放 8 万余吨。
高步文还表示，预计到 2020 年，中国铁塔将消纳全国电动车的退役动力电池。据了解，中国铁塔有 192 万座通信基站，消纳后二次使用的电池，可以在机房备电、储能应用、移动发电等诸多场景中使用。
但现阶段对退役动力电池进行梯次利用还面临着不小的成本限制。
一方面，动力电池进行梯次回收时往往需要先进行拆解，在拆解过程中，由于目前市面上动力电池品牌众多，组成、结构也各不相同，实现自动化拆解的可能性较低，而人工手动拆解则易发生损坏拆坏甚至安全事故，拆解效率并不算高；另一方面，据中国电池联盟估算，一个 3MW*3h 的储能系统若采用梯次利用退役动力电池为储能系统，那么这个系统的全生命周期成本大约能控制在 1.29 元 /kWh 左右。相较之下，采用全新锂电池的成本为 0.71 元 /kWh，采用传统铅炭电池、抽水蓄能的综合度电成本也只有 0.4 元 /kWh 左右。
不难看出，考虑到现阶段的技术水平和成本需要，直接拆解回收仍是目前处理退役动力电池的主要方式，而在解决成本问题、实现动力电池梯次回收产业规模化之后，合理进行消纳则是更优的解决方案。
换个姿态实现创新消纳
事实上，由于属性特殊，近年来世界各地都在探索对退役动力电池进行回收消纳的创新手段。除了上面提到的储能，梯次回收消纳后再利用的动力电池其实还可以投放到商业住宅、电动汽车充电站、电信基站等场所当中，创造二次经济价值。
而提及这些为退役动力电池赋予 " 二次生命 " 的创新，日产聆风（Leaf）则是一款可以作为模板和参考的典型案例。
聆风是日产汽车公司于 2010 年年底推出的纯电车型，2012 年开始在全球范围内销售，时至今日，这款新能源汽车最初的 " 元老 " 车型早已度过了 3~6 年的动力电池寿命周期，如何妥善为其安排 " 后事 " 一直也是很多人都在探索的话题。
早在 2015 年，一家名为 FreeWire 的美国公司就率先打起了日产聆风上退役动力电池的主意：他们先是推出了一款长相神似大号 " 充电宝 " 的电动汽车移动充电站 Mobi，这个充电站的直流电来源，正是从聆风上拆卸下来并重新组装而成的电池模块。



正在给电动车充电的 Mobi
随着聆风车型退役动力电池组的日益增多，Mobi 移动充电站后续还推出了储能高达 80kWh 的升级版本，可持续运行五个小时左右，这个升级版今年 4 月已经在美国旧金山地区的福特 · 梅森中心进行商业投放。
生产聆风的日产（Nissan）公司自己也没闲着。几乎就在 Mobi 正式投用的同时，日产联合日本本土能源公司 4R Energy 和日本浪江町地方政府，借 " 同款 " 聆风退役动力电池组推出了一款新型路灯 " 重生之光（The  Reborn Light）"。



" 重生之光 "
" 重生之光 " 的设计十分巧妙，它将两块聆风退役电池模组放在路灯底部用于电量储备和输出，顶部则是用于收集能量的太阳能面板。这样一来，路灯整体甚至都不需要接入当地电网，不仅安装方便，使用起来也绿色环保：白天，顶部太阳能面板将收集到的能源储备至底部电池，夜晚，这两块退役动力电池便发挥余热，用储备的电量提供照明。
参与 " 重生之光 " 项目的浪江町曾多次受地震和海啸袭击，而这样一款能够 " 自给自足 " 的路灯，恰好能够帮助当地在灾后重建工作中及时恢复照明。据悉，浪江町当地街道上的路灯将在年内全面换新，聆风后续车型动力电池大批次退役的同时，" 重生之光 " 则会照亮当地道路上的每一个角落，为市政基础设施建设省下一笔不小的开销。
不难看出，新能源汽车电池如何在 " 废 " 和 " 宝 " 之间转换其实只是换个 " 形态 " 的问题，对这些退役动力电池进行合理地创新利用无疑能够带来巨大的经济效益，中国电池联盟的最新测算数据表明，我国的退役动力电池回收消纳市场将在 2020 年达到 65 亿元规模，而除了我们提到的日产，越来越多的国内公司也已经开始思考如何让退役动力电池焕发 " 第二次生命 "：我们此前报道过的北汽新能源 " 汽车换电 " 模式、今年 6 比亚迪与英国签下的 18MW 集装箱储能项目，都是值得肯定的尝试。