淺析動力電池梯次利用與儲能應用

時間:2016-08-15

來源:網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載

導語:從儲能方面來說,電動汽車從它開始使用時起,就已經(jīng)自然而然地成為儲能應用的一部分。

電動汽車鋰電池的儲能應用可以按照使用先后分為前后兩部分,前期部分指的是電動汽車鋰電池報廢前的應用,后期部分指的是電動汽車鋰電池報廢后所進行的儲能應用,也就是目前所提倡的梯次利用。

從儲能方面來說,電動汽車從它開始使用時起,就已經(jīng)自然而然地成為儲能應用的一部分。電動汽車的使用可以從汽車誕生時算起,已經(jīng)有100多年,由于電池的原因,行使距離不能滿足人們的需求,無法與燃油汽車進行競爭。直到近年來鋰電池被應用到電動汽車上,才使電動汽車重新回到汽車市場上,特斯拉電動汽車進行了優(yōu)化設計,使用高性能的18650電池讓一次充電續(xù)駛里程突破500公里,電動汽車優(yōu)越的加速性能和舒適的駕乘體驗,讓人們增強了對電動汽車的信心。隨著電動汽車生產(chǎn)銷售成幾何級數(shù)的快速增長,電動汽車鋰電池的梯次應用和報廢處理已經(jīng)成為一個急待解決的問題。

儲能應用一般是指把電能、水能、空氣能、動力能等能量先存起來,再在適當時候拿出來進行應用。電動汽車作為電力的消費者,它與其他電力用品不同,一盞燈它用電時直接轉(zhuǎn)化為光亮,一臺電動機用電時它直接轉(zhuǎn)化為動力,一個電爐它用電時直接轉(zhuǎn)化為熱量,空調(diào)使用時把電轉(zhuǎn)化為冷氣。電動汽車用電時先是把電存在鋰電池里,在道路上行使時再把電能轉(zhuǎn)化為動力。這就是我們大家所說的電動汽車的儲能應用,晚上在電網(wǎng)低谷時充電,白天在道路上行使,這是一種較為理想的方式,很多時候也會選擇在用電高峰時充電,再上路行使。當很多種類型電動汽車進行充電再行使的時候,在充電時間上會產(chǎn)生嚴重的不確定性。這與電網(wǎng)所期望的儲能應用有很大的差距。我們在大力推廣化學電池的儲能應用上,多數(shù)是指在電網(wǎng)用電低谷時,進行充電,在電網(wǎng)用電高峰時把電反向送給電網(wǎng),或者直接把電送給用戶。世界上很多國家大力發(fā)展化學儲能技術都是這樣的目的。

電動汽車的高速發(fā)展,有力的促進了鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,鋰電池的能量密度比2010年有了很大的提高,一次充電續(xù)駛里程也是逐年提高,300公里以上的電動汽車越來越多。現(xiàn)在很多新能源汽車企業(yè)對消費者承諾的電池使用壽命和質(zhì)保最多是10年時間,但是如果考慮到使用環(huán)境等綜合情況,動力電池的平均壽命也會低于10年,電動汽車鋰電池的正常使用壽命一般是按標稱容量的80%作為標準,低于這個數(shù)的鋰電池就不在車上使用。在實際使用中,低于80%標稱容量的鋰電池還可以正常使用很多循環(huán)次數(shù),這就使電動汽車鋰電池在報廢后,仍然可以為儲能應用發(fā)揮一定的作用。

理論上說,電動汽車鋰電池報廢后,其低于標稱容量80%的容量可以再利用或者是梯次利用,它們還可以按照電池容量的不同,而被利用在儲能項目或者相關的供電基站以及路燈、低速電動車身上,最后再進入回收體系。實際上雖然儲能項目對單體電池的密度要求不如動力電池那么高,但一個儲能項目的儲能電池的規(guī)模較大,通常達到百千瓦甚至是兆瓦,而一輛新能源車的電池容量一般是10到50kwh,最大也就是100kwh,如果要將動力電池用作儲能,無疑需要大量電池包,而這會使得整個儲能電池塊面臨著一致性管理的困難,從而將影響整塊儲能電池項目的使用。更何況,就鋰電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀來看,由于我國不同車企的電池路線、電池的規(guī)格和對電池的測評要求各不相同,也就造成了電池的型號過多,使產(chǎn)量過度分散,同時也為梯次利用帶來更大難度。

雖然電動汽車鋰電池的后期利用存在各種問題和困難,但電動汽車鋰電池的回收和再利用已經(jīng)成為當務之急。按照十三五規(guī)劃,到2020年,國內(nèi)新能源車累計產(chǎn)銷量將達到500萬輛。中國汽車技術研究中心據(jù)此預測,到2020年,我國電動汽車動力電池累計報廢量將達到12萬-17萬噸的規(guī)模。我們應該建立有效地再利用和回收機制,決不能讓報廢的鋰電池對我們的環(huán)境造成更大的危害。

鋰電池回收和再利用,對于電池制造商應該肩負更大的責任。雖然電池制造商現(xiàn)在忙于擴充產(chǎn)能,也應該關注回收的問題,研究出鋰電池環(huán)保的分解再利用的方法。由于技術不到位,目前整個新能源電池的再利用商業(yè)鏈條沒有得到完善,整個產(chǎn)業(yè)閉環(huán)沒有形成。現(xiàn)在鉛酸電池,修車的地方可以回收,垃圾分揀場所也可以回收,為什么呢?就是因為鉛酸回收很容易產(chǎn)生商業(yè)價值——拿個改錐,把廢電池撬開,倒掉酸液,把最值錢的鉛板取出再倒賣就賺錢了。

鋰電池為什么回收不上來?相關專業(yè)人士認為鋰電池回收工藝太復雜,從廢舊鋰電池中直接回收正極材料、負極材料、電解液、隔膜等高附加值的中間品商業(yè)化難度很大。加之不同廠家的鋰電池材料和配方等各不相同,要完成回收更加不容易。因此由電池制造商回收報廢鋰電池是有道理的,特斯拉公司回收自己報廢鋰電池有一套處理辦法,不涉及高能耗的熔煉,可以實現(xiàn)大于70%的物質(zhì)再利用,僅剩余一些二氧化碳、水和灰塵,不含任何其他污染物質(zhì)。這樣的處理辦法是值得我們借鑒的。

電動汽車鋰電池后期的儲能應用和回收再利用,存在很多困難,我們可否在電動汽車鋰電池前期的儲能應用上想想辦法,把電動汽車鋰電池后期的儲能應用提前到前期來應用。隨著用石墨烯技術達到可以快充并具有更高循環(huán)使用壽命的鋰電池的產(chǎn)生,我們應該更充分的把鋰電池的儲能應用潛力發(fā)掘出來。雖然按照一定的標準要求,鋰電池容量比標稱容量低80%就不能在車上使用,但是有實驗表明,鋰電池從標稱容量下降到80%時,如果循環(huán)次數(shù)可以達到1000次,而從標稱容量的80%下降到標稱容量的60%時,其循環(huán)次數(shù)也會達到甚至超過1000次。因此降低報廢標準延長使用時間是可行的,可以提高電動汽車的使用效率。當然有一些鋰電池在標稱容量低于80%以后,其循環(huán)壽命會陡然下降,也是可能的,這就要求鋰電池制造商應該在使用說明上注明電池的循環(huán)壽命從標稱容量下降到60%時的數(shù)值,以供鋰電池的梯次應用提供依據(jù)。

電動汽車制造商應該明確延長使用相應的保修政策,支持消費者延長使用自己的電動汽車,把不符合儲能要求的鋰電池拿去做儲能電站進行梯次應用,就沒有那個必要了,如果被拆除的大客車鋰電池拿去作為一些小型的儲能應用,也是可以考慮的?,F(xiàn)在一次充電續(xù)駛里程大于300公里的電動汽車,電池容量小一半,也是可以做短途使用的。對于消費者來說,報廢了就不值錢了,車主應該有使用權和處置權,大家應該支持和理解這樣做。

電動汽車是一個可以移動的儲能電站,隨著電網(wǎng)雙向供電的改造和能源互聯(lián)網(wǎng)的建立,這個移動電站除了可以從電網(wǎng)儲存電力供自己上路行使以外,還可以把自己儲存的電力在需要的時候,向電網(wǎng)供電和向用戶供電。這樣做電動汽車作為眾多分散式的儲能電站配置在電網(wǎng)上,不同的電動汽車進行充電和供電,可以降低電網(wǎng)供電高峰,對電網(wǎng)的安全運行,將發(fā)揮著重要的作用。這樣做對于車主來說,適當降低電動汽車鋰電池的報廢標準,延長電動汽車鋰電池的儲能利用時間,可以獲得一定的收益,可以減少電動汽車費用的開支。這樣做充電樁必將成為電動汽車連接電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的重要設備,或許應該在所有可以停車的地方,預留和安裝充電樁,來滿足和促進電動汽車在我們國家的推廣使用,更好的發(fā)揮電動汽車鋰電池的儲能電站的作用,確保電網(wǎng)的安全。在電動汽車地方補貼取消和國家補貼退坡的大環(huán)境下,這樣更加環(huán)保、更加節(jié)約、更加合理的電動汽車的使用方式是值得我們?nèi)プ龅摹?/p>

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