新能源动力电池梯次利用道阻且长

梯次利用被认为是动力电池价值得以最大发挥的有效途径,但理想与现实之间往往会存在很大差距。因为动力电池性能、规格等方面存在的差异,退役后的动力电池需要经过多重检测等工序才能进行梯次利用,这成为困扰退役动力电池梯次利用的最大障碍。再加上商业模式、流通机制等方面的问题,真正实现梯次利用还面临着不少困难。

■早期动力电池梯次利用价值不大

近几年,我国动力电池技术进步迅速,无论是性能还是密度都有了很大提升,也有效延长了使用寿命。但目前已经退役的动力电池多是早期投入市场的电池,这批电池使用寿命短、能量密度低、性能稳定性差,进行梯次利用价值并不大。

“不同的用途对电池的要求会有所不同。以储能电池为例,对电池的循环次数有硬性规定,而早期电池退役后很难达到相关要求。”深圳一家电池贸易公司业务人员刘先生告诉记者,梯次利用市场对电池性能、品质有要求,不同厂家的电池在储能等市场的受欢迎程度也不尽相同。“一般大电池厂的产品比较受欢迎,如宁德时代,一些小厂家的电池接受度则很低。”刘先生介绍,尤其是早期的动力电池,由于其质量、性能等方面的问题,在梯次利用方面并不被看好。

中国再生资源回收利用协会报废车分会秘书长张莹在接受《中国汽车报》记者采访时也表示,当前市场上,部分退役动力电池性能不佳,安全风险高,并不适合梯次利用,这也导致梯次利用市场一开始就面临产品质量差的问题,为梯次利用的大规模展开蒙上阴影。

另外,张莹告诉记者,不同储能场景对电池要求并不完全一样,这就要求退役动力电池必须要进行不同检测、打包重组等。据了解,目前退役动力电池主要可以在低速电动车、储能、可再生能源接入、通信基站备用电源等领域应用,不同应用领域对电池的要求也不尽相同。以通信基站备用电池为例,其对电池性能要求不高,不需要大电压和大电流放电,单个通信基站需要的备用电池大约为30kWh。另外,也不需要很强的能量密度,对尺寸大小也没有硬性要求,但对电池快速响应性能要求高。目前多使用铅酸电池,不过由于铅酸电池对温度要求高,从这点看,铅酸电池并不是最好选择,动力锂电池则更适合。再以发电与配电领域的储能为例,这一领域对退役动力电池要求更高。“因为要缓充缓放以达到削峰填谷作用,对电池能量要求高,如使用频次要高,循环寿命要求也高。目前,在该领域储能的方式主要有抽水储能、压缩空气储能与钠硫电池储能,受自然条件、地理环境限制等影响,一次性投资成本很高。”张莹说。

和电池性能不能完全满足梯次利用需求相伴而生的是,退役动力电池多以电池包的形式走向市场,而要想真正再次使用,必须要对电池包内单体电池进行逐个检测,确认每个单体电池的状态,并再次打包以满足不同梯次利用的不同需求,这一过程不仅繁琐,还涉及检测技术等诸多方面。当前,动力电池品种繁多,电池构造复杂且没有固定标准,造成拆解回收工艺复杂,回收成本高,企业缺乏回收热情,难以形成产业化经营,且重组技术手段不成熟,加之政府缺乏监管及鼓励政策,动力电池梯次利用很难形成规模。北汽新能源相关负责人在接受《中国汽车报》采访时就表示,退役动力电池存在复杂性高、拆解不便、一致性差、品质不高、回收拆解成本高、经济性欠佳等问题。

■成熟商业模式是市场化前提

今年公布的《关于组织开展新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》明确,支持中国铁塔公司等企业结合各地区试点工作,充分发挥企业自身优势,开展动力蓄电池梯次利用示范工程建设。梯次利用被作为退役动力电池第一回收途径纳入相关管理要求,可谓为动力电池梯次利用开了绿灯,而相关企业也在进行积极探索。

中国铁塔基站用电池项目是目前我国动力电池梯次利用做得最好的项目代表之一。据了解,中国铁塔目前在全国范围内拥有180万座基站,储能电池需求总量约146GWh,存量站更换及新建储电站每年共需要电池约25GWh;60万座削峰填谷站需要电池约44GWh;50万座新能源站需要电池约48GWh,合计需要电池约146GWh。以存量站电池6年的更换周期计算,每年需要电池约22.6GWh;以每年新建基站10万个计算,预计新增电站需要电池约2.4GWh。合计每年共需要电池约25GWh。仅中国铁塔基站建设就存在巨大的储能需求,从这一点看,动力电池梯次利用拥有很大的市场需求。数据显示,2020年之前,退役动力电池约为38.96GWh,仅能满足中国铁塔38%的用量,可以说,退役动力电池尚不能完全满足梯次利用市场需求。真锂研究首席分析师墨柯在接受《中国汽车报》采访时强调,相比于传统的铅酸电池,退役动力电池对温度适应性更强,更适合基站储能需求,而基站储能强大的市场需求为动力电池的梯次利用提供了较好的途径,可以说,梯次利用有广阔的市场。

不过,理想很丰满,现实往往很骨感。事实上,当前有很多退役动力电池并没有进入梯次利用市场,除上述电池性能不足等原因外,更大的原因在于商业模式的缺位。“虽然一些新能源汽车企业、动力电池企业、电池材料企业有参与电池梯次利用的意愿,但由于缺乏商业模式创新,可持续的动力电池回收利用模式难以启动。”正如北汽新能源相关负责人所言,成熟商业模式的缺位是当前困扰动力电池梯次利用的最大因素。

张莹则表示,目前退役动力电池梯次利用率不高主要是动力电池模组缺乏标准化,梯次利用的难度大、成本高。同时,灰色交易现象突出,部分退役动力电池流入非法小作坊。张莹认为,要提升梯次利用率,需要全面落实生产者责任延伸制与动力电池溯源制度,确保退役动力电池流入到梯次利用企业与资源回收企业;提高动力电池的质量水平,大力发展动力电池梯次利用的关键技术,降低电池梯次利用的安全风险;推行动力电池模组标准化,实现对动力电池全生命周期的管理,将梯次利用环节融入到动力电池设计与制造过程中,降低梯次利用的难度与成本。

■激发市场活力提升梯次利用率

值得欣喜的是,目前关于商业模式的探索已经有了各种尝试。今年初,中国铁塔与16家车企、电池企业签署了新能源汽车动力蓄电池回收利用战略合作伙伴协议,推动产业链上下游一体化合作。各车企、电池企业、储能企业也在不断通过建立联盟、成立合资公司等模式,力争形成动力电池梯次利用的闭环体系,提升动力电池的梯次利用率。

“目前,我国动力电池梯次利用产业正处于由示范工程向商业化转变的过渡阶段。从2014年,国家电网河南电力公司联合南瑞集团,利用退役动力电池在郑州市尖山真型输电线路试验基地建立了首个混合微电网系统,到铁塔集团联合北汽新能源共同推进退役动力电池在通讯基站上的应用,退役动力电池梯次利用的商业化正在逐步形成。不过,我国相关企业虽然对退役动力电池梯次利用做了一定的研究,并建立了多个示范项目,但并没有形成规模化与市场化运作模式。”张莹强调,无论是梯次利用还是直接报废回收,都必须实现参与主体“有利可图”,也因此,当前要想提升梯次利用率,必须找到一种可以盈利的商业模式,让参与主体能在市场化运作中生存下去。

作为一家电池贸易商,刘先生的工作就是根据客户提出的二次利用需求寻找匹配的电池。“客户需求不同,对电池要求也不同,往往需要对电池进行重组,这一过程中会产生部分费用,必须由客户承担。而受限于目前的基础和规模等因素,当成本到达一定程度时,我们的业务很难推进。”刘先生告诉记者,如果能规范退役动力电池管理,退役动力电池梯次利用才能形成规模化发展,这一过程不仅需要车企、各需求方的共同参与,还需要有关部门加强管理,尤其是来自原始电池的设计、工艺等方面的支持必不可少。北汽新能源相关负责人表示:“我们建议,一方面,行业需要加大回收再利用关键技术研发,研究电池标准化,并落实可追溯体系,用强管理推进梯次利用率。另一方面,在技术经济分析和评价的基础上开展创新商业模式试点,积累经验之后,对具有推广价值的循环经济发展模式进行复制,避免一哄而上。此外,各企业还需积极创新和探索,加快破除体制机制障碍,为商业模式创新主体跨领域整合资源创造条件,鼓励更多的社会资源参与到动力电池回收利用商业模式的创新中。”