《新能源汽車動力電池及管理系統(tǒng)檢修》 課件 7-1 了解廢舊動力電池梯次利用與資源化

Lightupeveryone'sfuture新能源汽車動力電池及管理系統(tǒng)檢修能力模塊七廢舊動力電池梯次利用與資源化任務一了解廢舊動力電池梯次利用與資源化知識目標□了解廢舊動力電池回收企業(yè)的運行管理體系?！趿私鈴U舊動力電池回收與拆解的注意事項。□掌握國家出臺的動力電池回收相關政策對動力電池回收體系的影響?！蹙邆涠嗤緩綑z索知識及整合信息的能力，以組為單位制作介紹廢舊動力電池回收相關政策的PPT。□學習兩山精神，了解發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)的重要性。技能目標素養(yǎng)目標學習目標任務導入某位顧客聽了你對電動汽車的介紹，向你咨詢退役之后的動力電池是否會污染環(huán)境，作為4S店的銷售工程師，請你向該顧客介紹廢舊動力電池的梯次利用與資源化的相關知識。目錄Contents動力電池梯次利用與資源化的定義01退役動力電池梯次利用的背景02退役動力電池梯次利用的目標市場03目錄Contents廢舊電池回收行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀05退役動力電池梯次利用的意義04動力電池梯次利用與資源化的定義011.梯次利用的定義一.動力電池梯次利用與資源化的定義指某一個已經(jīng)使用過的產(chǎn)品已經(jīng)達到原生設計壽命，再通過其他方法使其功能全部或部分恢復繼續(xù)使用的過程，該過程屬于基本同級或降級應用的方式。梯次利用的核心是需要對原生產(chǎn)品進行一系列復雜的檢測和分析，科學地判斷其生命周期價值以及可再使用性，從而設計出符合該產(chǎn)品的梯次等級和應用領域?！疤荽卫谩迸c“梯度利用、階梯利用、降級使用”在概念上是基本一致的，但不能視為翻新使用。定義2.動力電池的梯次利用動力電池的梯次利用針對的是因為容量降低無法滿足電動汽車正常運行的需要，但是本身又沒有報廢的動力電池。注意事項一.動力電池梯次利用與資源化的定義3.動力電池的資源化當退役的動力電池無法進行梯次利用時，則需要進行拆解回收，將電極材料、電解液、隔膜和外殼包裝等進行資源化分類處理，返回到生產(chǎn)企業(yè)進行材料再制造。一.動力電池梯次利用與資源化的定義退役動力電池梯次利用的背景022021年：我國新能源汽車成為汽車行業(yè)最大亮點，連續(xù)7年銷量全球第一。2021年全年：我國新能源汽車產(chǎn)銷分別完成354.5萬輛和352.1萬輛，同比均增長1.6倍，市場占有率達到13.4%，高于上年8個百分點。2022年1～5月：新能源汽車產(chǎn)銷分別完成207.1萬輛和200.3萬輛，同比均增長1.1倍。二.退役動力電池梯次利用的背景二.退役動力電池梯次利用的背景產(chǎn)量方面2021年，我國動力電池產(chǎn)量累計219.7GWh，同比累計增長163.4%。其中三元電池產(chǎn)量累計93.9GWh，占總產(chǎn)量42.7%，同比累計增長93.6%；磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量累計125.4GWh，占總產(chǎn)量57.1%，同比累計增長262.9%。2021年，我國動力電池累計銷量達186.0GWh，同比累計增長182.3%。其中三元電池累計銷售79.6GWh，同比累計增長128.9%；磷酸鐵鋰電池累計銷售106.0GWh，同比累計增長245.0%。銷量方面裝車量方面2021年，我國動力電池裝車量累計154.5GWh，同比累計增長142.8%。其中三元電池裝車量累計74.3GWh，占總裝車量48.1%，同比累計增長91.3%；磷酸鐵鋰電池裝車量累計79.8GWh，占總裝車量51.7%，同比累計增長227.4%。二.退役動力電池梯次利用的背景動力電池的使用壽命相對較長，因此在未來幾年內(nèi)，我們可能不會面臨嚴重的廢舊動力電池的處理問題。然而，我們應該預見到在不久的將來，大量的廢舊動力電池對資源節(jié)約和環(huán)境保護的影響，并意識到現(xiàn)在就應該采取行動來處理廢舊動力電池。二.退役動力電池梯次利用的背景一.動力電池行業(yè)術語從電動汽車上退役的動力電池通常具有初始容量60%~80%的剩余容量，并且仍具有一定的使用壽命。磷酸鐵鋰動力電池平均壽命為4~6年，三元材料動力電池則為2~4年，而中國新能源車于2014年開始普遍應用，因此在2018年迎來首個動力電池退役潮，預計到2025年中國動力電池退役量將達到93GW·h，二.退役動力電池梯次利用的背景隨著動力電池退役潮的臨近，退役動力電池回收及梯次利用將會成為下一個“藍?！薄?/p>

二.退役動力電池梯次利用的背景如果退役動力電池梯次利用技術提高、經(jīng)濟成本下降，在梯次利用領域，動力電池的全生命周期、使用價值將會得到充分利用。可以緩解大批量退役動力電池進入回收階段的壓力，同時有效減少國家相應資源的消耗量，提高資源的使用效率。退役動力電池梯次利用的目標市場03三.退役動力電池梯次利用的目標市場0102030405低速電動工具市場、低速電動車與電動自行車主要采用鉛酸動力電池，雖然鉛酸動力電池價格便宜，但環(huán)境污染大。如果采用退役的鋰動力電池，可以在價格、行駛里程和壽命之間有更好的平衡，能快速地推動鋰動力電池在低速車市場的應用。太陽能分布儲能電池，退役電池一定程度的梯次利用有益于解決分布式發(fā)電隨機性波動所面臨的一系列并網(wǎng)和調(diào)度難題。直流充電站的蓄能電池，平滑直流充電站的功率需求。UPS儲能電池，這個領域與鉛酸動力電池的競爭，勝算不大。48V通信備份動力電池，這是目前鐵塔公司主導的模式。目前，當動力電池到了國家規(guī)定的使用壽命之后，便可以進行梯次利用，比如用于供家庭、移動電源、后備電源、應急電源等的儲能，退役動力電池的梯次利用目標市場。退役動力電池梯次利用的意義04四.退役動力電池梯次利用的意義

在碳中和背景下，電動車和儲能市場將快速增長，根據(jù)BNEF在2020年的預測：2020-2040年，全球電動乘用車銷售量將從200余萬輛，增加至約5500萬輛（約3300GWh，以60kWh/輛計算），是2020年的27.5倍。2020-2050年，全球儲能市場累計裝機量將從約20GWh，增至約1700GWh，是2020年的85倍。四.退役動力電池梯次利用的意義

如果以電動車8年一個更換周期計算累計量，并假設儲能裝機大部分采用鋰電，對鋰電需求量進行測算，2020-2060年累計將達到25TWh，若按1GWh電池對應碳酸鋰需求約600噸，則碳酸鋰需求將達為1500萬噸。四.退役動力電池梯次利用的意義01資源量較高的是鹽湖中的鋰，如果提高改進提純技術、降低生產(chǎn)成本，問題將能夠較好地解決。02中國優(yōu)質(zhì)的鋰資源較世界其他地區(qū)少，考慮我國是鋰電中游產(chǎn)業(yè)鏈以及下游應用市場核心，因此需要考慮資源掣肘。03從鋰鹽產(chǎn)能、成本分布和鋰價趨勢看，不同資源稟賦、地區(qū)政策導致開采難度和投資、成本不同，未來不同時間、不同區(qū)域供需有一定的錯配，鋰價格大幅波動也在所難免，若鋰價大幅上漲，將不利于實現(xiàn)碳中和的愿景。四.退役動力電池梯次利用的意義1.環(huán)境保護動力電池的正極材料里包含鎳、鈷、錳等重金屬元素，這些重金屬元素會對環(huán)境、水資源等造成污染；負極材料里面的碳材、石墨等會造成粉塵污染；此外，動力電池的電解液中含有有毒的化學成分，也會造成環(huán)境污染。2.資源節(jié)省動力電池中含有大量的金屬元素，鎳、石墨等資源在我國儲量較豐富，但是像鈷之類的金屬元素是我國稀缺的；我國的鋰資源絕對含量很多.3.有利可圖退役動力電池的梯次利用及資源化回收可形成商業(yè)化，因為最近幾年汽車行業(yè)大量轉(zhuǎn)入電動化，動力電池需求量增加，導致上游的金屬材料價格非常高速上升。退役動力電池的梯次利用和回收意義主要基于環(huán)境保護、資源節(jié)省、有利可圖三個方面：廢舊電池回收行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀05五.廢舊電池回收行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

動力電池的回收市場非常廣闊，國際市場研究機構Technavio發(fā)布報告稱2021-2025年期間，全球電池回收市場規(guī)模預計將增長62.8億美元，期間年復合增長率達到9.44％。國際能源署預計，2030年左右全球鋰離子電池回收市場將增長到200億歐元。電動汽車退役動力電池的梯次利用和回收將是大勢所趨。1.報廢拆解是當前主流五.廢舊電池回收行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀目前，動力電池的拆解回收主要集中在對正極材料的回收上表

動力電池正極材料回收方法對比處理方法內(nèi)容優(yōu)點缺點干法回收使用機械分選法和高溫熱解法直接實現(xiàn)各類電池材料或者有價金屬的回收?？苫厥展?、鎳、鋅等重金屬。易造成二次污染而且能耗高，不符合國家節(jié)能減排的環(huán)保政策。濕法回收對鋰電池進行破碎分選－溶解浸出－分離回收的處理過程。主要包括濕法冶金、化學萃取以及離子交換三種方式。產(chǎn)品純度高，化學反應選擇多，對操作和設備要求低。反應速度慢，工藝復雜、成本偏高。生物回收利用微生物浸出，將體系的有用組分轉(zhuǎn)化為可溶化合物并選擇性地溶解出來，實現(xiàn)目標組分與雜質(zhì)組分分高，最終回收鋰、鈷、鎳等有價金屬。成本低，污染小，能源消耗低，微生物可重復利用。微生物菌類培養(yǎng)困難，浸出環(huán)境要求高。五.廢舊電池回收行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

具體采用何種方法，根據(jù)電池種類不同，工藝流程也會有所不同，但無論任何工藝，每一步、每一個細節(jié)，如果處理不當，都可能會涉及電池安全和處理中的二次污染問題。國外部分企業(yè)目前已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化處理廢舊動力電池，它們采用不同的技術手段，回收的材料以鋰鈷鎳等金屬為主。五.廢舊電池回收行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國動力電池回收企業(yè)如格林美、邦普循環(huán)等在資源再生領域深耕多年，工藝水平已經(jīng)達到國際水準，如表。表

國外主要廢舊電池回收企業(yè)國家企業(yè)名稱回收工藝回收材料比利時Umicore高溫熱解鉆、鎳等美國RetrievTechnolongies低溫球磨－濕法冶金鋰、鎳、鈷等法國Recupyl拆解－濕法；浸出－凈化鋁、鈷、鎳、不銹鋼等日本住友金屬礦山基于原有鎳、銅冶煉工藝鎳、銅德國IME熱解－濕法工藝鐵、鎳、鈷合金、碳酸鋰日本Mitsubishi冷凍－熱解－干法鐵、銅箔、碳酸鋰等瑞士Batrec破碎－高溫熱解鎳、鈷、氧化錳等五.廢舊電池回收行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀表

我國代表企業(yè)回收工藝情況企業(yè)名稱重要工序主要產(chǎn)出格林美液相合成和高溫合成球狀鈷粉邦普循環(huán)定向循環(huán)和逆向產(chǎn)品定位鎳鈷錳酸鋰、電池級四氧化三鈷贛鋒鋰業(yè)電解法和純堿凈壓法碳酸鋰和電池級氧化鋰阻礙梯次利用發(fā)展的主要有兩個技術問題，離散整合技術和壽命檢測技術。動力電池發(fā)展至今，由于不同廠商電池的一致性較低，這阻礙了我們對電池更有效地進行梯次利用。電池的容量、電壓等在梯次利用時，會在很少的循環(huán)次數(shù)下形成斷崖式下跌，內(nèi)阻急劇升高，對后期使用維護造成極大困難。整體來看，梯次利用的投入成本仍高于采購新電池的成本，因此目前國內(nèi)的退役動力電池梯次利用仍處在試點階段。2.梯次利用是發(fā)展方向五.廢舊電池回收行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀五.廢舊電池回收行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀中國鐵塔有著龐大的基站、儲能布局，足夠承接退役磷酸鐵鋰動力電池規(guī)模。政府鼓勵電池企業(yè)和車企與鐵塔合作，開展動力電池梯次利用試點。2018年7月25日，工信部等七部門聯(lián)合發(fā)布《關于做好新能源汽車動力蓄電池回收利用試點工作的通知》，擴大梯次利用試點范圍，以17個省市和地區(qū)以及中國鐵塔股份有限公司為試點，做好新能源汽車動力蓄電池回收利用試點工作。五.廢舊電池回收行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀表

我國梯次利用試點項目國內(nèi)企業(yè)相關項目中國鐵塔首批試點57個基站，運行狀況良好。2017年，進一步擴大試點規(guī)模，在五個省建立了總計0.3GW·h的梯次利用基站，2018年1月中國鐵塔還與桑德集團等16家企業(yè)簽訂新能源汽車動力電池回收利用戰(zhàn)略合作伙伴協(xié)議。煦達新能源2017年9月，國內(nèi)首套MW·h級工商業(yè)梯級電池儲能系統(tǒng)項目在江蘇投運，儲能系統(tǒng)成本低于1元/W·h，通過削峰填谷每天可生產(chǎn)625元的峰谷價差收益，預計5年即可收回投資成本。中航鋰電梯次利用電池已應用于中國鐵塔公司通信基站，并在其園區(qū)實施了太陽能儲能示范項目。寧德時代與宇通、上汽、北汽、吉利等車企展開合作回收廢舊動力電池，將其改造用于儲能。比亞迪委托授權經(jīng)銷商將廢舊動力電池運到寶龍工廠進行梯級利用，廢電池運送到惠州材料工廠拆解回收。五.廢舊電池回收行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀表

國外梯次利用項目國外企業(yè)相關項目日產(chǎn)聆風（日本）日產(chǎn)聆風電動車的二次電池為JohanCruijff競技場供電。該公司安裝了一個巨大的儲能系統(tǒng)，由148個日產(chǎn)聆風電池組組成，每小時能產(chǎn)生2.8MW能量，并從安裝于體育場屋頂?shù)?200多塊太陽能電池板中獲取能量。FreeWire（美國）美國的FreeWire公司推出了一款叫Mobi的電動汽車移動充電站。這款產(chǎn)品是由廢舊電動車電池制成，能貯存48kW·h的電量，超過目前市面上大部分電動汽車的電池容量。4REnergy（日本）日產(chǎn)汽車與住友商事株式會社在2010年合資成立的，致