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新能源汽车动力电池梯次利用现状分析

时间:2016-07-04 14:08 来源:电工之家

新能源汽车动力电池梯次利用现状分析
按照国家标准规定,动力电池的容量下降到额定容量的80%就意味着其寿命的终结,如果直接将电池淘汰将造成资源的严重浪费。因此,当动力电池不宜在现有车辆上继续使用时,可对其进行梯次利用;充分发挥动力电池的利用价值后还可对其回收利用,提取电池中的贵金属、稀土元素等稀缺资源,提高资源利用率,减少污染。
动力电池的梯次利用是指当动力电池不能满足现有电动车辆的功率和能量需求时,将其转移应用到对动力电池能量密度、功率密度要求较低的其他领域,达到充分发挥其剩余价值的目的。
国内外对动力电池梯次利用的研究尚处于前瞻性阶段。2003年,美国Sandia国家实验室开展了车用淘汰电池梯次利用的技术与经济性研究,分析了车用淘汰电池梯次利用的可行性,并给出了车用淘汰电池的适用领域。2010年,美国可再生能源国家实验室开始进行插电式混合动力电动汽车及纯电动汽车用锂离子电池二次利用的研究,目的是降低电动汽车的购置成本。日本日产公司于2010年宣布计划二次销售LEAF纯电动汽车即将淘汰的锂离子电池,以降低用户的购买成本,标志着车用淘汰电池的梯次利用即将进入商业化运营阶段。
我国在“十二五”国家高技术研究发展计划中首次将电池的梯次利用技术纳入示范应用项目,要求对电池梯次利用的筛选原则、成组方法和系统方案进行研究,并建立车用淘汰锂离子电池的准人导则。
理论上,考虑城市电动公交车、市政电动特种用途车以及遍布全国各地的风景旅游区用电动观光车对于整车续驶性能、加速性能、最高车速等性能要求的差异导致在动力电池组配备上对储能容量、功率需求呈现递减梯度,以100A·h锂离子动力电池单体为例,依据使用容量将其划分为4个梯次,见下表。当动力电池在某个梯次应用时,经过一定的充放电循环后,电池容量衰退到本梯次应用的最小容忍值,则可用作以下某个梯次电动车辆等的能量源。例如:在城乡结合部应用的低速电动车、旅游观光车现阶段应用的能量源以铅酸电池为主,而若将容量衰退到原有容量50%左右的锂离子电池应用于此,其能量密度仍大于铅酸电池,且可获得比原有铅酸电池更好的性能。
表 动力电池利用梯次划分
新能源汽车动力电池梯次利用现状分析
在实际应用中,以奥运纯电动公交客车退运电池为对象,假设退运电池容量为其额定容量的80%,二次利用的成品率为90%,电力电子设备的充放电效率都为90%,电池使用时的放电深度为60%,则当新电池价格为3.O元/(W·h)时,通过梯次利用的方式,可使新电池价格降低约15%。