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未来出行·电池回收|动力电池梯次利用趋势及产品设计探索

时间:  2018-09-24 18:30  来源:  汽车总站   作者:  茂生

如何解决动力电池绿色回收再利用难题;动力电池梯次利用趋势及产品设计探索;就近回收,就近处理“环保型回收方式”物理法回收技术;履行EPR,落实LCA,共建共享新能源全生命周期价值链;动力电池全生命周期循环利用模式;基于大数据的分布式梯次利用储能系统;退役锂动力电池预测技术与余能检测,尽在2018年9月21日,2018全球未来出行大会动力电池回收利用产业发展论坛。

 

未来出行·电池回收|动力电池梯次利用趋势及产品设计探索

 

 

雄韬股份研发总监高鹏然出席论坛并发表演讲,以下演讲实录,经高鹏然本人整理配演讲PPT,独家发布:

首先非常荣幸地能站在这个讲台上跟大家分享我们雄韬股份在梯次利用方面做的一些工作。刚才王主任对梯次利用遇到的困难也是做出了高屋建瓴的指示。在整个梯次利用过程当中,确实遇到非常多的问题。我们希望通过在做的过程中的一些想法,一些设想使得未来能够更好更健康地去推动整个产业的发展。我的内容主要包括以下几个部分。

首先大致介绍一下这一块的背景,第二介绍一下雄韬股份和云雄能源,第三是介绍一下梯次利用和我们的案例。我们这一块,简单列出来,特别是去年2017整个产销量还是非常多。新能源特别这几年政策方面也是给予了非常非常大的支持,包括补贴方面。这一块装机量也是非常大。整个新能源电池这一块也渐渐地平静下来了。我们怎么样对这些电池进行一个处理。这边也有一个初步的估算,根据我们之前测算的,假如说三毛钱一个瓦时的量去估算目前装车量,从2020年整个报废的量,算价值基本上就是一百多亿的规模。整个市场规模还是非常地庞大。如果针对这些电池我们没有好好地去处理或者没有规范地处理的话,可能对整个环境的危害也是相当大。机会更多,挑战也更多。

这一页ppt列出来是关于政府这边对我们梯次利用这一块回收上面的政策指引,特别是2016年之后密集出来了一系列的政策,特别是8月份开始执行的溯源体系还有前一段比较火爆的试点城市方案地区及中国铁塔。

 

未来出行·电池回收|动力电池梯次利用趋势及产品设计探索

 

 

此外,还有前段时间工信部公布的动力电池综合利用企业的名单。这是我们在全球范围内关于梯次利用这一块的一些项目。这更多是一些关于示范性的项目,它随后也是有一些报道,但是之后的效果,具体应用的情况以及后期的信息就比较缺失了。这一块可以说在整个过程中遇到很大的问题。对于回收这一块从李克强总理到各个部门也是非常重视,希望能把整个价值发挥到最大。就在上周全国政协副主席、原科技部部长万钢主席在深圳调研,他强调,关于新能源汽车电池这一块能够称它为双周期,什么叫双周期呢?就是我们在车上完成了第一个周期,退下来之后再在一些其他的领域进行另一个周期,最终能够把它的价值发挥到最大,这样使得整个产业得到健康的发展。

接下来,我向大家介绍一下关于梯次利用真正潜在的一些市场。目前,大家比较认可的一些市场包括储能市场、轻型动力还有备用电源还有电信、铁塔这一块。储能是分级别的,特别像大型储能的要求真的不比电动车要低,他们的要求甚至比电动车还要高。因为大型储能一般也是用到像几百伏的串并。

 

未来出行·电池回收|动力电池梯次利用趋势及产品设计探索

 

 

就是几个月前韩国有用三元电池做了一个储能系统发生着火的事件,一般来说,大家认为韩国做电池还是做得相对来说比较好的。他们都出现火灾,这也给我们敲响了警钟。前一段时间国内关于储能系统也出现了火灾,我们针对储能这一块,不能盲目去批量上,还是要经过一步步,通过我们的技术真正达到我们的要求。经过考验之后,慢慢地上一些储能。储能市场确实非常大但也不是什么都能进。除了储能市场,包括现在大家在着重讨论轻型动力,之前低速车特别是山东、河南这一块,铅酸的电池占有量非常大。各个城市关于低速车这一块也是没有给出特别明确的规定。这个市场相对来说比较复杂,也是给梯次利用一些机会。特别是铁锂电池这一块安全性相对比较好,加上一些好的检测技术,还是有比较大的市场。第三个铁塔这一块,因为铁塔这几年对于梯次利用也是非常非常重视。包括铅酸电池的集采也是停止了,据铁塔公司的估算,他们对梯次电池的需求量非常大,2020年预计退役电池规模全部给到他们都是不足够的。最后一些其他备用电源包括小型的UPS包括铅酸电池目前的市场,都可以认为是铅酸电池梯次利用替代的一些潜在市场。主要的目标就是价格比较低,价格比较有优势。我们算一下像铁锂的生命周期,比铅酸还是有一定的竞争力。

第二部分简单介绍一下雄韬股份和云雄能源。雄韬股份在1994年成立,2014年在深圳上市。2017年整个营业额达27亿人民币。锂电池是2004年开始做的。之后特别是近几年在燃料电池这方面加大了投入,先后在武汉和大同投入了产业基地。前一段目录也有几款车,包括像中通的巴士和物流车。目前在深圳、湖北还有越南等全球各地都有一些分公司或者办公室,特别是在欧洲和北美。下面列了我们的一些合作伙伴,包括动力方面包括UPS这一块包括施耐德、爱默生、伊顿等,包括跟国网也是有一些合作。云雄能源在2018年,主要定位是针对梯次利用的布局。主要聚焦于新能源、储能、数据中心,提供一些能源的综合利用。刚才王主任也提到,现在大家都在支持说打通产业链,这也是我们比较关心的。因为目前如果某一环确实在单独方面很难去盈利,如果从闭环或者是从产业链的角度上,缺了这一环基本上也是必须的。能够跟大家一块儿把整个产业链打通。这一块,包括下面简单列出梯次利用的回收处理材料包括电池包的收集包括拆解再包括梯次产品,最终进入销售或者租赁领域。

 

未来出行·电池回收|动力电池梯次利用趋势及产品设计探索

 

 

第三介绍一下整个梯次利用趋势及产品设计探索,也希望和大家一起分享。这是电池从新电池到使用一段时间,多级利用这个概念,之后可以把一些储能领域,包括家庭储能、低速动力。我们还是有一定的容量,但是相对比较少。我们可以用于整个备电,整个过程是备电而不是做循环。这些也是可以拿去用的。通过这些,可以进行一些材料回收,实现最大化地利用。我们通过实践也是得出了一些结论,我们如果能从电池包级去应用,当然从电池包级利用,主要针对人工、拆解这方面成本还是比较高。如果每一个都要拆到电芯,我们老板一句话,“白菜都盘成猪肉价”了。买新电池可能成本会更低。包括宝马I3,直接拿去用,通讯协议打通。针对某一模组损害可能要拆到模组,拆到模组会有一些拆解上面的困难,但是这比拆到电芯还是更容易一些。如果模组这一块没有办法去拆解或者不能去用的话,我们只能拆到电芯级别。如果到电芯级别,这个费用就非常非常高了可能也就完全没有经济性了。我们也是总结了几点,包括模组安全拆解,安全是比较关键的。还有电芯性能包括整个寿命预测、寿命模型建立,这是亟待解决的一些问题。

 

未来出行·电池回收|动力电池梯次利用趋势及产品设计探索

 

 

针对梯次利用,更多地是安全可靠的技术还有成本控制。因为我们一直在强调梯次利用的成本比较低,因为涉及环节比较多,如果各个环节没有控制好成本,可能成本优势完全没有了。新电池价格降低趋势也是比较明显的,有些差不多降到一块左右了。如果我们把中间这个过程花的钱很多,完全就没有价值了。这一块一定要做好控制,还有产业链的整合。另外,商业模式的探索,商业模式这一块,也有专门的说明。这一块我们希望通过整个电动汽车使用过程的一些数据监控,能够对电池进行一个包括寿命预测包括评估,但是刚刚王主任也提到,虽然各个车厂都有这样的系统,但是目前可能实施的效果不是那么好。这可能也是由于像我们国家大力推得有一点快,突然补贴的引领下,大家拼命都在上。但是真正的实际情况有没有做到这样?有没有真正达到这样的效果?这可能还需要国家跟行业一块儿去做好。最终拿到实时的数据,并且进行分析,避免安全事故,这可能是未来很长一段时间要做的工作。我们进行一些初步的分析,配合我们的溯源体系,每个电池甚至每一个电芯都是有唯一的编码。这一块就像它的身份证一样,通过数据跟编码去对应,初步判断,有可能这个领域不同,储能要求比较高。像低速车,低速动力,这个要求稍微又低一点。像铁塔这一块像备用电源这一块要求更低,可能会有不同级别的筛选。我们会提前根据这些去分析,哪一个电池这个编号适合于哪一种场景。这样我们就在真正退役之后,就有针对性地去匹配它的应用场景。

我们还有一个想法,做一个标准的模组。这就像我们48伏的标准模组,更多从产业链的角度,后期的应用场景倒推,去往前推这个电池包可能这样设计更有利于之后的梯次利用。特别像电信通讯一般来说是标准的48伏的模组。我们做48伏的系统可以直接拿下来检测之后配模组,直接拿基站就可以用,减少了中间过程的检测拆解。这个过程省去之后才能得到最大化的经济价值。这也是我们思考想去这样做的。还有基于通讯还有UPS,UPS现在相对来说也有一些标准,像几百伏的也会有。这一块我们也是像低速车之前铅酸的更多是60伏,72伏,现在也有一个趋势在做48伏的系统。我们也是思考,48伏可能未来是一个趋势。我们以这个系统,在车上以这样一个系统进行匹配。这样,我们最终从一体化,从过程下来,经济上比较容易接受的。

我们拿到系统之后,毕竟电池更多是旧电池,已经用过了。一致性就没那么好。我们还要保证之后再用的过程当中怎么样保证它的安全。这一块特别近些年物联网发展非常迅速,像移动等物联网卡的资费相对来说比较便宜。不像前些年流量还特别贵。这一块给了我们一些机会。我们在产品里面也通过BMS发送我们的信息云平台,实时知道我们的电池产品的一些基本信息。从车上下来以后,对我们电池产品的管控也更好。而不是说电池出去之后,啥都不管了。生产还是有一定的责任的。希望云平台对它进行一些监控,包括一些切断电源包括沟通,这都是有监控的。这是我们这样一个平台,包括像动力电池系统包括UPS系统,通过架构通过应用层、数据层,实现这样的一个功能。

 

未来出行·电池回收|动力电池梯次利用趋势及产品设计探索

 

 

这是我们的位置包括电量信息,这是UPS这一块做的监控,还有通讯基站也是做了一些平台上的监控。这是相关的案例做了一些探索。之前我们配套做了一些大巴车的电池。真正用激光焊去做,在车辆过程中是稳定了,但是拆解的时候确实非常难,费人费人工费力,机械化上也是比较难的,各种型号的电池非常多。同一款车电池包有好多种,同一个电池包同一款车不同的供应商还有不同的组合方式。想做到自动化,特别是前一批的车,真的非常难。

我们也做了一些包括其他电池的拆解,也有软包,也有一些圆柱。我们也做了一些分析。之前我们也探索用了小圆柱做了太阳能度,退役相对于铅酸来说还是非常有优势,有很多公司做得还是不错的。这些是铁塔的样品,包括48伏、50、100安时的。这是UPS的一些系统。对UPS普遍的采用和铅酸的系统,当时没有上锂电一方面很大的原因就是价格。前几年锂电比铅酸价格要高三倍以上。特别UPS特别像数据中心这一块投入非常大。如果用锂电,整体投入回收不太划算。但是如果用梯次或者低成本一点的,还是非常感兴趣的。这是家庭储能系统,包括我们做的电池包,在厂房顶部的太阳能板,包括电池包、逆电器。集装箱储能,我们在我们厂区运行,其中我们当时使用的有一部分是铅酸电池还有一部分是锂电池还有一部分是梯次电池。从运行的角度来说,低了之后会真正出问题。实践表明还是用到大型储能,还是要慎重。包括通过逆电器,在交流侧进行并联,这样的情况就能解决一部分的一致性带来的影响,现在也有公司做这样的项目试验,这也可能是未来比较有利的方面。

此外,还有一些像叉车这样的领域,之前用铅酸,他们要有一定的配重,用锂电轻了还不行。用了梯次正好解决这样一个问题。之前针对性地开发了一些产品,这是叉车的渠道。这一块也是比较看好这一块。

 

 

未来出行·电池回收|动力电池梯次利用趋势及产品设计探索

 

 

此外就是一些低速车,像三轮车类似这些,这是之前东南亚的客户。因为东南亚那一块汽车的普及率不是特别高,摩托车不是非常多,三轮车非常多。我们针对性地做了一些产品,包括一些软包包括一些铝壳。环卫车现在也非常多,每个城市环卫都是需要这样的车辆。之前的铅酸60伏或者72伏的系统,现在用锂电续航比它好很多。但是它们60伏对一致性的要求没有像储能要求高。这一块运用起来从实践表明还是有很大的价值。现在也在做这个市场。而不是盲目地拿过来一个电池包,我们是要有根据地去判断为什么要用到这样的领域,为什么有这样的条件。还有我们通过这样去做,可能我们的成本相对来说得到了一些控制,最终不要使得最终买过来一毛钱或者两毛钱,加工之后一下子变成七八毛,这样跟新电池完全没有竞争力。成本控制也要做得好一点。像摩拜还有未来出行的论坛,更多的商业模式也都在探索。在这一块,我们也可以有针对性地去提出像租赁更多模式,开拓市场,针对电池的特点。这就是我的主要内容。我们非常愿意与产业链各企业、研究机构进行深入合作,共同推进动力锂电池梯次利用的产业化。讲的不对的地方请大家指出来,谢谢大家!

主持人:感谢高总给我们这么详细的剖析,有没有企业代表有疑问?

提问:高总您好,我想向您请教两个问题,您这一块电池的回收是怎么布置的,第二电池拿过来之后和车企之间的责任双方怎么约定的?

高鹏然:两个问题都是非常关键的问题。第一个,刚才王主任提到,前期的电池特别现在要退役的,说实话它的质量可能不是特别好,特别是跑完多长时间之后,一致性不太好。这一块我们是说一方面跟车厂进行合作,可能车辆车厂那边会有很多,包括维修。另一方面,像服务商,类似公交公司或者出行的物流公司,毕竟电池是在他们手里。我们只有找到源头,拿到这些电池通过这样的一些合作。现在有些车厂有一些旧电池的招标处理。如果拿到电池进行拆解分析,进行应用,商业性方面,经济性方面确实比较难。第二个问题,根据现在工信部溯源体系,溯源系统里面如果是车辆把电池移交给梯次利用的厂商回收之前的这个过程,它的主体责任都是车厂。之后移交到梯次利用厂商之后,厂商接到这些梯次利用电池之后,责任就是转到梯次利用厂商了。是这样去定义的。

提问:高总您好,目前我们看到一些数据,电池的循环方面现在是什么样的情况?

高鹏然:三元电池大概会有这样的情况,体系方面,也做过一些研究,包括铁锂相对来说循环寿命比较好。相对来说循环都是比较好的。三元循环寿命,因为三元材料上的原因,锰酸锂会急剧跳水。针对梯次利用,我们还是建议使用铁锂电池去做梯次利用价值更高。三元直接拿去回收,可能价值会更高。主要锂比较贵重一点,如果锂的价格降下来,回收铁锂,回收厂有没有太大的动力了。我们针对做梯次利用还是比较有意义的。这是我们的一些看法。谢谢。

提问:高博士您好,请问一下BMS的问题。因为您说梯次利用很重要,BMS目前像雄韬是自己做还是向第三方采购,目前动力锂电池像比亚迪都是自己做BMS。未来梯次利用是不是存在向第三方采购?

高鹏然:我们目前是有入股BMS公司,针对性地做一些开发,希望深层次的合作,和合作伙伴一块儿做。BMS这一块因为现在包括共享包括未来的智慧出行,也是要求比较高。包括国外博世、大陆水平还是比较高的。国内也有一些比较好的企业。针对BMS这一块,我们也做过一些分析,一些见解。还有一些是BMS进入电池厂的阵营。基本上这两种方案。如果第三方的BMS目前来说通过我们跟各个车厂的沟通,大家觉得不是特别多。未来会走两个端,反正个人的一些建议,不一定正确。谢谢。

提问:高总你好,咨询您几个问题。您刚才讲到了咱们做梯次利用,您认为符合什么样的标准可以用来做梯次利用?

高鹏然:梯次利用这一块符合什么标准,这一起可能来说,会有一些不同的要求,刚才也介绍一下梯次利用的用途包括储能会是一个方向。低速车也是一个方向,可以说是不同的领域还有像备用电源、UPS、铁塔。各个领域对电池的要求不一样。有的做循环用的,这一块针对体系上讲,我建议磷酸铁锂做梯次利用是比较合适的。三元可能循环寿命包括价值、经济性上没有太大价值。因为像铁锂直接回收没有太大价值,先梯次利用把价值回收一部分。

提问:再具体一点,它的外观形态变化、内组变化要达到什么样的标准可以再进行梯次利用?

高鹏然:这一点我是建议这样,首先梯次利用不是说什么样的电池都可以梯次利用。外观肯定要保证好的,在梯次利用过程中不然会有很大的安全风险。这一块非常重要。还有关于内组关于容量这一块,要根据具体。我们应用到那些市场,也是有要求,这是需要去匹配的。没法给一个确切的多少到多少。我们一般认为是80%左右,用比较合适一点。

提问:我们曾经做过一些研究,出现了鼓包。

高鹏然:这肯定不能用。

提问:或者发软,包括像一些漏液。

高鹏然:我的理解从安全角度上我们是绝对不允许的,这些都是筛选掉的,必须外观正常的。我们也有拆过一些电池包,如果按比例的话,一个Mwh拆解后能用的比例都不足出来10%。

提问:我再问一下,我们中间有没有分模配组?

高鹏然:我们是有的,设想上要通过标准模组去做,这样统一以后,通过标准模组去应用,目前针对前阶段的电池,这些是必须要经过拆解进行配组的。我们也是做一些从经济性上来说,经济性不是太好,未来也是希望往好的方向去发展,这样做梯次利用可能更有价值。刚才你也提到软的,包括鼓包胀气,这些肯定是不可许的。我们把它用起来之后,真的在梯次利用过程当中出现很多安全事故,甚至花更多的话去摆平这些事,或者处理这些事,这个我们绝对不划算。为了几块钱而花了几十万,绝对不能去做的。一系列的安全事故给我们敲响了警钟。特别储能前一段包括韩国的包括我们国家都是有这样一些风险。所以对梯次利用标准的筛选一定要重视,目前国家也和几个部门,行业协会也在起草梯次利用相关产品的标准。必须有体现的,满足这些包装才能做梯次利用,才能做这个产品。

提问:再多问一个问题,按照雄韬目前的发展阶段,我们的产品基本上成本可以做到多少钱一瓦时?

高鹏然:梯次的话目前来说,这个要有很多因素。首先我们要货源多少钱拿到还有怎么样分容拆选,不像标准的新产品,现在这个数据确实不是太好去讲。

提问:好的谢谢您。

提问:我主要的问题是您刚才也讲梯次利用主要是磷酸铁锂,三元都不是很合适。我想说如果你们收到三元软包电池你们主要的应用领域会是哪里?经济性怎么样?

高鹏然:目前是这样,我们是收到电池有筛选的,我们筛选基本上会选择一些可用的铁锂电池,三元这一块就没有针对性地做一些。

提问:三元电池你们基本上不考虑。

高鹏然:对,三元电池寿命比较短,有可能配组完以后,用不多久一段时间寿命就终止了。后期一致性又会更差,所以它的安全风险是更大的,所以这一块我们就是说三元可能直接回收价值会更大。

提问:谢谢。

 

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