《動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》 課件 任務(wù)十五 電池狀態(tài)評(píng)估與回收利用

任務(wù)十五

電池狀態(tài)評(píng)估與回收利用《動(dòng)力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修》某電池回收中心小張收到了客戶王先生的退役電池包，需要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，確定是否可以進(jìn)行梯次利用。理論上，電動(dòng)汽車退役的動(dòng)力蓄電池還有80%以下的電池容量。經(jīng)過測(cè)試、篩選、重組等環(huán)節(jié)，可以繼續(xù)在低速電動(dòng)車、備用電池、電力儲(chǔ)能等領(lǐng)域應(yīng)用，具體應(yīng)用方向與退役電池的實(shí)際容量有關(guān)。本任務(wù)學(xué)習(xí)如何對(duì)退役電池進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估和回收利用。電池狀態(tài)如何評(píng)估？操作技師小張電池如何進(jìn)行梯次利用？能根據(jù)余能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和要求，準(zhǔn)確判斷是否對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行余能檢測(cè)。能按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程，對(duì)退役電池進(jìn)行余能檢測(cè)。能按照電池梯次利用要求，使用專用設(shè)備，檢測(cè)并判斷退役電池是否可以梯次利用。動(dòng)力電池回收利用市場(chǎng)分析近年來，隨著新能源汽車成為行業(yè)熱點(diǎn)，作為新能源汽車的基礎(chǔ)和核心部件的動(dòng)力電池也進(jìn)入高速發(fā)展期，但新能源汽車動(dòng)力電池使用壽命有限（按照充電循環(huán)次數(shù)推算大致為8年），早期進(jìn)入市場(chǎng)的新能源汽車動(dòng)力電池已陸續(xù)進(jìn)入退役期，因此車用動(dòng)力電池的回收利用需求日益凸顯。盡管新能源車用動(dòng)力電池主要采用相對(duì)環(huán)保的鋰電池，相比鉛酸電池污染性弱一些，但電池對(duì)環(huán)境的污染依然十分嚴(yán)重，一塊20克重的手機(jī)電池足以使一平方公里的土地被污染50年以上，而一組的動(dòng)力電池就重達(dá)數(shù)百公斤，如果回收處置不當(dāng)，也極有可能帶來“二次污染”，甚至災(zāi)難性后果。因此如何規(guī)范廢舊動(dòng)力電池回收市場(chǎng)，保證退役動(dòng)力電池的安全回收、環(huán)保處理和資源化利用，避免新型固體廢物引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境后果，已然成為了業(yè)內(nèi)外共同關(guān)注的大焦點(diǎn)。電池狀態(tài)評(píng)估動(dòng)力電池回收利用市場(chǎng)分析未來5年，動(dòng)力電池平均每年退役約20-30GWh或16萬噸；預(yù)計(jì)到2026年，累計(jì)退役量超142.2GWh或92.6萬噸。2022-2026年，TOP10企業(yè)累計(jì)退役量將達(dá)90GWh。電池里面絕大部分材料都是可以重復(fù)進(jìn)行利用的，目前鎳鈷錳的回收率已經(jīng)達(dá)到了99.3%，鋰的回收率達(dá)到了90%以上。針對(duì)新能源汽車動(dòng)力電池回收，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《廢舊電池回收利用余能檢測(cè)》和《廢舊電池回收技術(shù)規(guī)范》已分別于日2018年2月1日和2021年6月1起正式實(shí)施。此類標(biāo)準(zhǔn)不僅對(duì)動(dòng)力電池回收利用做出了嚴(yán)格規(guī)范，還明確指出回收拆解企業(yè)應(yīng)具有相關(guān)資質(zhì)。雖然國(guó)家在不斷完善動(dòng)力電池回收體系，但在落實(shí)方面還存在諸多問題，廢舊動(dòng)力電池回收利用將是新能源汽車行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最主要障礙，要想突破這個(gè)障礙，就必須堅(jiān)持在政府相關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)下，攜手產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，共同完善我們的標(biāo)準(zhǔn)體系、回收體系，突破技術(shù)瓶頸，才能保證行業(yè)的健康發(fā)展。電池狀態(tài)評(píng)估動(dòng)力電池回收利用方向動(dòng)力電池回收主要有兩大方向——梯次利用、再生利用。電池狀態(tài)評(píng)估梯次利用條件在退役的動(dòng)力電池容量處于20%-80%區(qū)間時(shí)，梯次利用是首選。梯次利用的方法對(duì)動(dòng)力電池組進(jìn)行拆解重組，通過對(duì)電池形態(tài)、性能等做出評(píng)估檢測(cè)，在此基礎(chǔ)上針對(duì)容量進(jìn)行調(diào)整，將其循環(huán)利用在對(duì)電池性能要求不高的場(chǎng)景梯次利用的領(lǐng)域常見的電網(wǎng)儲(chǔ)能、基站備用電源、低速電動(dòng)車等。梯次利用動(dòng)力電池回收利用方向動(dòng)力電池回收主要有兩大方向——梯次利用、再生利用。電池狀態(tài)評(píng)估再生利用條件當(dāng)電池容量降至20%及以下，不具備梯次利用價(jià)值時(shí)，可進(jìn)行再生利用。再生利用的方法將電池模組進(jìn)行精細(xì)化拆分，對(duì)不同材料分類處理進(jìn)行再生利用，通過放電、機(jī)械破碎、干濕法處理等步驟，提取出鎳、鈷、鋰等貴金屬、塑料等可循環(huán)利用組分，最大限度實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。再生利用的領(lǐng)域三元鋰電池的循環(huán)利用。再生利用電池回收利用管理2018年7月工信部對(duì)外發(fā)布了新能源汽車國(guó)家監(jiān)測(cè)與動(dòng)力蓄電池回收利用溯源綜合管理平臺(tái)，力促動(dòng)力電池回收環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)有“碼”可依；2022年，國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告已提出要加快建設(shè)動(dòng)力電池回收利用體系；3月全國(guó)新能源汽車退役動(dòng)力電池評(píng)估及交易平臺(tái)落地佛山南海；而且除專業(yè)第三方回收企業(yè)外，不少源自鋰電池材料生產(chǎn)企業(yè)、動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)和電動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)不斷入場(chǎng)“延鏈”，包括寧德時(shí)代、比亞迪、中航鋰電、中國(guó)鐵塔、杉杉股份、上汽集團(tuán)、東風(fēng)汽車、北汽新能源等頭部企業(yè)。電池狀態(tài)評(píng)估退役電池檢測(cè)流程動(dòng)力電池余能檢測(cè)（1）定義

余能是指動(dòng)力電池從電動(dòng)汽車上移除后剩余的實(shí)際容量。從電動(dòng)汽車退役的動(dòng)力電池需進(jìn)行余能檢測(cè)，用來分析判斷是否可以梯次利用，內(nèi)容包括電池包、電池單體和電池模塊的余能檢測(cè)。針對(duì)動(dòng)力電池的余能檢測(cè)，《車用動(dòng)力電池回收利用—余能檢測(cè)》（GB/T34015-2017）規(guī)定了車用廢舊

動(dòng)力蓄電池余能檢測(cè)的術(shù)語(yǔ)和定義、符號(hào)、檢測(cè)要求、檢測(cè)流程及檢測(cè)方法。該標(biāo)準(zhǔn)適用于車用廢舊鋰離子動(dòng)力蓄電池和金屬氫化物鎳動(dòng)力蓄電池單體、模塊的余能檢測(cè)。需要特別注意的是，該標(biāo)準(zhǔn)不適用于車用廢舊動(dòng)力電池包組的余能檢測(cè)。電池狀態(tài)評(píng)估動(dòng)力電池余能檢測(cè)（2）余能檢測(cè)作業(yè)流程動(dòng)力蓄電池余能檢測(cè)作業(yè)流程如下圖所示。電池狀態(tài)評(píng)估退役電池余能檢測(cè)作業(yè)流程動(dòng)力電池余能檢測(cè)①外觀檢查在良好的光線條件下，用目測(cè)法檢查電池模塊、電池單體的外觀，電池外觀不得有明顯變形、裂紋及漏液，表面應(yīng)平整、干燥、無外傷，且排列整齊，連接完好，否則不應(yīng)對(duì)其進(jìn)行余能檢測(cè)；如有主動(dòng)保護(hù)線路，應(yīng)去除后再進(jìn)行余能檢測(cè)。②信息采集通過動(dòng)力蓄電池的標(biāo)簽、銘牌等，收集動(dòng)力蓄電池基本信息，如標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱容量、標(biāo)稱能量等。稱取動(dòng)力蓄電池質(zhì)量并記錄。電池狀態(tài)評(píng)估退役電池余能檢測(cè)作業(yè)流程動(dòng)力電池余能檢測(cè)③電壓判別用電壓表檢測(cè)動(dòng)力蓄電池的端電壓，初步判定蓄電池類別，并判別電池極性。④首次充放電電流確定首次充放電電流根據(jù)動(dòng)力蓄電池標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱容量、標(biāo)稱能量等確定，計(jì)算公式見下表。電池狀態(tài)評(píng)估首次充放電電流（有標(biāo)簽）蓄電池類型Ic/AIm/A軟包鋰離子動(dòng)力蓄電池Ic=Cn/5或Ic=Wn/5UnIm=Cn/5或Im=Wn/5Un鋼殼、鋁殼或塑料殼鋰離子動(dòng)力蓄電池Ic=Cn/5或Ic=Wn/5UnIm=Cn/5或Im=Wn/5Un動(dòng)力電池余能檢測(cè)如果不能確定動(dòng)力蓄電池的標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱容量、標(biāo)稱能量等信息，首次充放電電流根據(jù)動(dòng)力蓄電池質(zhì)量確定，計(jì)算公式見下表。電池狀態(tài)評(píng)估首次充放電電流（無標(biāo)簽）蓄電池類型Ic/AIm/A軟包鋰離子動(dòng)力蓄電池Ic=0.0066×m+0.8321Im=n1·Ic鋼殼、鋁殼或塑料殼鋰離子動(dòng)力蓄電池Ic=0.0070×m-0.6656Im=n1·Ic式中：Cn——標(biāo)稱容量，單位為安時(shí)（A·h）；Im——蓄電池模塊首次充放電電流，單位為安培（A）；Wn——標(biāo)稱能量，單位為瓦時(shí)（W·h）；n1——模塊中并聯(lián)單體蓄電池?cái)?shù)量，單位為個(gè)；

Un——標(biāo)稱電壓，單位為伏特（V）；m——蓄電池單體質(zhì)量，單位為克（g）。Ic——蓄電池單體首次充放電電流，單位為安培（A）；動(dòng)力電池余能檢測(cè)⑤I5確定以首次充放電電流恒流方式進(jìn)行充放電試驗(yàn)，并確定I5，計(jì)算公式如下：I5=Cf/5式中：I5——5h率放電電流，單位為安培（A）；Cf——以首次充放電電流恒流放電測(cè)得蓄電池容量，單位為安時(shí)（A·h）。⑥材料判別

通過上述步驟進(jìn)行的充放電試驗(yàn)得到的充放電曲線，初步判定動(dòng)力蓄電池材料類別。電池狀態(tài)評(píng)估動(dòng)力電池余能檢測(cè)方法（1）電池單體①采用I5（A）的充電電流對(duì)電池單體進(jìn)行充電試驗(yàn)。②采用I5（A）的放電電流對(duì)電池單體進(jìn)行室溫放電試驗(yàn)，并計(jì)算室溫放電容量。③測(cè)得的室溫放電容量為電池單體在室溫下的余能，以A·h計(jì)。（2）電池模塊①采用I5（A）的充電電流對(duì)電池模塊進(jìn)行充電試驗(yàn)。②采用I5（A）的放電電流對(duì)電池模塊進(jìn)行室溫放電試驗(yàn)，并計(jì)算室溫放電容量。③采用I5（A）的放電電流對(duì)電池模塊進(jìn)行低溫放電試驗(yàn)，并計(jì)算低溫放電容量。④采用I5（A）的放電電流對(duì)電池模塊進(jìn)行高溫放電試驗(yàn)，并計(jì)算低高放電容量。⑤測(cè)得的室溫放電容量、低溫放電容量和高溫放電容量分別為電池模塊在室溫、低溫和高溫下的余能，以A·h計(jì)。說明：室溫：25℃±2℃低溫：-20℃±2℃高溫：55℃±2℃電池狀態(tài)評(píng)估人員要求（1）專業(yè)拆卸人員的專業(yè)技能應(yīng)滿足規(guī)范拆卸、環(huán)保作業(yè)、安全操作等相應(yīng)要求，并持有相應(yīng)的資格證書。（2）拆卸過程應(yīng)雙人操作，并至少有一名作業(yè)人員持有低壓電工證并經(jīng)過企業(yè)內(nèi)部培訓(xùn)或汽車企業(yè)等專業(yè)培訓(xùn)。電池狀態(tài)評(píng)估報(bào)數(shù)法學(xué)生輪流報(bào)數(shù)，具有相同倍數(shù)的為同一組。電池狀態(tài)評(píng)估電池狀態(tài)評(píng)估資料員負(fù)責(zé)查閱維修手冊(cè)。小組討論蓄電池拆卸流程。記錄員正確記錄拆卸步驟和結(jié)果。完成動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)拆卸電池狀態(tài)評(píng)估電池狀態(tài)評(píng)估匯報(bào)時(shí)闡述故障拆卸流程報(bào)告小組分工情況報(bào)告小組工作目標(biāo)具有動(dòng)力蓄電池檢測(cè)教學(xué)平臺(tái)的實(shí)訓(xùn)室絕緣手套、護(hù)目鏡、安全帽、耐磨手套電池產(chǎn)品說明書、萬用表、電子秤、蓄電池充放電設(shè)備教學(xué)平臺(tái)說明書電池狀態(tài)評(píng)估注意高壓安全。小心重物砸腳。小心頭部磕碰。外觀檢查要仔細(xì)。正確檢測(cè)單體電池電壓。注意正確記錄數(shù)據(jù)。電池狀態(tài)評(píng)估電池狀態(tài)評(píng)估（1）余能檢測(cè)1）外觀檢查對(duì)電池單體和電池模塊進(jìn)行外觀檢查，并將結(jié)果記錄在下表中。外觀檢查記錄檢查內(nèi)容電池單體電池模塊變形是□

否□是□否□裂紋是□

否□是□

否□漏液是□否□是□

否□主動(dòng)保護(hù)線路是□否□是□否□是否進(jìn)行余能檢測(cè)是□否□是□否□電池狀態(tài)評(píng)估（1）余能檢測(cè)2）信息采集收集動(dòng)力蓄電池基本信息，并將結(jié)果記錄在下表中?；拘畔⒂涗浶畔㈦姵貑误w電池模塊標(biāo)稱電壓

標(biāo)稱容量

標(biāo)稱能量

質(zhì)量

模塊中單體串并聯(lián)數(shù)量/

電池狀態(tài)評(píng)估（1）余能檢測(cè)3）電壓判別檢測(cè)電池單體和電池模塊的端電壓，并將結(jié)果記錄在下表中。電壓檢測(cè)記錄檢測(cè)內(nèi)容電池單體電池模塊端電壓

電池類別

是否進(jìn)行余能檢測(cè)是□否□是□否□電池狀態(tài)評(píng)估（1）余能檢測(cè)4）首次充放電電流確定計(jì)算電池單體和電池模塊的首次充放電電流，并將結(jié)果記錄在下表中。首次充放電電流計(jì)算檢測(cè)內(nèi)容電池單體電池模塊首次充放電電流

電池狀態(tài)評(píng)估（1）余能檢測(cè)5）I5確定及材料判別對(duì)電池單體和電池模塊進(jìn)行充放電試驗(yàn)，確定I5及材料類別，并將結(jié)果記錄在下表中。I5確定及材料判別相關(guān)記錄檢測(cè)內(nèi)容電池單體電池模塊充放電試驗(yàn)放電電流

放電方式

蓄電池容量

I5

材料類別

電池狀態(tài)評(píng)估（1）余能檢測(cè)6）電池單體余能檢測(cè)按照標(biāo)準(zhǔn)步驟對(duì)電池單體和電池模塊進(jìn)行余能檢測(cè)，并將結(jié)果記錄在下表中。余能檢測(cè)檢測(cè)內(nèi)容電池單體電池模塊充電充電電流

充電方式

室溫放電放電電流

室溫放電容量

低溫放電放電電流/

低溫放電容量/

高溫放電放電電流/

高溫放電容量/

電池狀態(tài)評(píng)估（1）余能檢測(cè)6）電池單體余能檢測(cè)按照標(biāo)準(zhǔn)步驟對(duì)電池單體和電池模塊進(jìn)行余能檢測(cè)，并將結(jié)果記錄在下表中。余能檢測(cè)檢測(cè)內(nèi)容電池單體電池模塊室溫下電池余能

低溫下電池余能/

高溫下電池余能/

電池梯次利用發(fā)展方向（1）定義

電池梯次利用是指將退役（廢舊）電池（或其中的電池包、電池模塊或電池單體）應(yīng)用到其他領(lǐng)域的過程，可以一級(jí)利用，也可以多級(jí)利用。（2）梯次利用方向

理論上講，電池包、電池模塊、電池單體都可以進(jìn)行梯次利用。但從現(xiàn)階段退役動(dòng)力蓄電池的實(shí)際情況分析，電池包直接梯次利用，存在電壓等級(jí)不匹配、蓄電池管理系統(tǒng)不兼容、內(nèi)部電池一致性差、存在安全隱患等問題，很少被采用；電池單體由于拆解成本高，容易在拆解過程中損壞、檢測(cè)重新成組成本高等問題，也很少被采用；電池模塊梯次利用的方式是目前普遍采用的。電池梯次利用電池梯次利用發(fā)展方向目前，梯次利用的主要方向如下：替代傳統(tǒng)鉛酸蓄電池：通信備用電源、新能源路燈、低速電動(dòng)車、電動(dòng)自行車等。開發(fā)微電網(wǎng)市場(chǎng)：微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)、移動(dòng)式充電車、家用微電網(wǎng)儲(chǔ)能柜、電網(wǎng)用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)等。電池梯次利用新能源路燈電網(wǎng)用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)電池梯次利用要求（1）外觀要求①電池包或電池模塊應(yīng)外殼完好，外觀不得有明顯變形、裂紋及漏液，表面應(yīng)平整、干燥、無外傷，且排列整齊，連接完好。②電池單體不得有泄漏、破損、腐蝕、變形，表面應(yīng)平整無外傷、無污物等，且標(biāo)志清晰、正確。電池梯次利用電池梯次利用要求（2）余能要求應(yīng)用場(chǎng)景為車用電池的梯次利用產(chǎn)品：①在25℃±2℃條件下，電池包1I5電流值的放電容量應(yīng)不低于標(biāo)稱容量的60%。②在25℃±2℃條件下，電池模塊1I5電流值的放電容量應(yīng)不低于標(biāo)稱容量的60%。③在25℃±2℃條件下，電池單體1I5電流值的放電容量應(yīng)不低于標(biāo)稱容量的65%。應(yīng)用場(chǎng)景為儲(chǔ)能電池和其他應(yīng)用場(chǎng)景的梯次利用產(chǎn)品：①在25℃±2℃條件下，電池包1I5電流值的放電容量應(yīng)不低于標(biāo)稱容量的50%。②在25℃±2℃條件下，電池模塊1I5電流值的放電容量應(yīng)不低于標(biāo)稱容量的50%。③在25℃±2℃條件下，電池單體1I5電流值的放電容量應(yīng)不低于標(biāo)稱容量的55%。不適合梯次利用的產(chǎn)品：在25℃±2℃條件下，當(dāng)退役車用動(dòng)力蓄電池的1I3(A)電流值的放電容量達(dá)到電池生產(chǎn)廠家規(guī)定的壽命終止條件或低于標(biāo)稱容量的40%時(shí),應(yīng)終止梯次利用。電池梯次利用電池梯次利用要求（3）月自放電率要求月自放電率應(yīng)不高于8%。（4）循環(huán)壽命要求循環(huán)壽命應(yīng)高于500次。（5）內(nèi)阻要求內(nèi)阻值應(yīng)不超過其出廠規(guī)格的4倍。電池梯次利用產(chǎn)品應(yīng)用于不同的場(chǎng)景、不同的行業(yè)，應(yīng)滿足相關(guān)行業(yè)對(duì)電源產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。電池梯次利用電池梯次利用判定（1）檢測(cè)流程退役電池是否可以梯次利用的檢測(cè)流程如下圖所示。電池梯次利用退役電池檢測(cè)流程電池梯次利用判定（2）基本信息登記判斷退役電池是否可以進(jìn)行梯次利用時(shí)，需要對(duì)下列信息進(jìn)行檢查并登記：①退役電池的生產(chǎn)廠商、出廠日期；②退役電池的使用廠商、使用途徑、報(bào)廢原因；③退役電池的標(biāo)稱電壓、額定容量、蓄電池類型；電池梯次利用電池梯次利用判定（3）自放電率①電池的自放電特性自放電是指電池開路時(shí)，在一定條件下（如溫度、濕度等）電池內(nèi)部自發(fā)的或不期望的化學(xué)反應(yīng)造成可用容量自行下降的現(xiàn)象。自放電的產(chǎn)生主要是由于電極在電解液中處于熱力學(xué)的不穩(wěn)定性，電池的兩個(gè)電極各自發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。電池梯次利用電池梯次利用判定

電池梯次利用人員要求（1）專業(yè)拆卸人員的專業(yè)技能應(yīng)滿足規(guī)范拆卸、環(huán)保作業(yè)、安全操作等相應(yīng)要求，并持有相應(yīng)的資格證書。（2）拆卸過程應(yīng)雙人操作，并至少有一名作業(yè)人員持有低壓電工證并經(jīng)過企業(yè)內(nèi)部培訓(xùn)或汽車企業(yè)等專業(yè)培訓(xùn)。電池梯次利用資料員查閱動(dòng)力蓄電池檢測(cè)教學(xué)平臺(tái)說明書，并告知組員。記錄員要正確記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。操作員要注意檢查的準(zhǔn)確性。電池梯次利用完成電池梯次利用判定電池梯次利用報(bào)告電池梯次利用的