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1、动力锂电池梯次利用研究探索高鹏然 博士Nicholasvision-雄韬电源研究院一、研究背景二、研究内容与结果三、特色与创新四、雄韬电源简介目录2研究背景3“如果说2014年是新能源汽车元年，那么2015年可以称为爆发年。”业内人士表示。新能源汽车发展带动了动力电池产业的发展。2015年动力电池装车量超过200亿瓦时，预计2016年会增加到大概500亿瓦时。2015年电池产业投资大概是1千亿元，在建、核建的产能1800亿瓦时。国家对新能源汽车的政策鼓励与财政支持力度之大前所未有！新能源汽车发展现状研究背景4图1我国历年新能源汽车销量（万辆，左轴）及增长率（%，右轴）图2我国历年动力电池出货量
2、（GWh） 这么多电池，五六年之后就进入大规模淘汰期，届时回收将成为一大难题。 电池属于严重污染类废旧物品，对环境来说存在一定的威胁。 2015年，锂电池报废量累计约2万4万吨 2020年，动力电池累计报废量将达到12万-17万吨0.621.281.767.4733.1106.50%37.50%324.40%343.10%00.511.522.533.54051015202530352011 2012 2013 2014 2015中国历年新能源汽车销量（左轴，万辆）及增长率（右轴，% ）销量/ 万辆 增长率/%0.350.660.793.716.988.60%19.70%368.30%356.
3、70%0.00%50.00%100.00%150.00%200.00%250.00%300.00%350.00%400.00%0246810121416182011 2012 2013 2014 2015中国历年动力电池出货量（左轴，GWh ）及增长率（右轴，% ）动力电池出货量 增长率资料来源：中汽协资料来源：高工锂电新能源汽车及动力电池发展现状研究背景5政策 发布时间 发布部门 政策主要内容电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015版) 2016国家发改委和工信部要求企业合理开展电动汽车动力蓄电池的回收利用工作，建立上下游联动的动力蓄电池回收利用体系；建立动力电池编码制度，建立可追溯体系
4、新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范公告管理暂行办法2016 工信部 行业规范管理新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件2016 工信部对废旧动力电池综合利用企业选址、能耗管控等方面提出了规范性要求废电池污染防治技术政策( 征求意见稿）2016 环保部、发改委废弃物的污染及防治、电池的回收与利用节能与新能源汽车产业发展规划（20112020 ）2012 国务院相关部门明确要求，制定动力电池回收利用管理办法、动力电池梯级利用和回收管理体系政策的要求与驱动研究背景6国家 应用领域 案例描述 参与主体 性质日本家庭和商业储能日产汽车和住友集团合资成立了4R Energy公司，从事电动汽车废
5、弃电池的再利用，在日本和美国销售或租赁的日产Leaf 汽车的二手电池用于住宅和商用的储能设备4REnergy公司商业运作日本/美国商业储能Nissan与Eaton 合作开发梯次利用技术。双方合作后将使用Nissan LEAF的梯次电池、Eaton 的UPS技术和光伏，构建一个独立的储能和控制系统，使得用户可以管理能源供给，构建离网或并网系统。Nissan LEAF电动汽车搭载30kWh 锂离子电池。Nissan与Eaton美国 移动电源美国创业公司FreeWire推出了一款电动汽车充电宝产品，充电对象是所有的电动汽车，这款产品名为Mobi Charger ，装有滚轮方便移动，主要面向写字楼等工
6、作区域。FreeWire公司美国/日本家庭储能 美国EnerDel公司和日本伊藤忠商事在部分新建公寓中推广梯次利用电池。美国EnerDel公司，日本伊藤忠商事中国 商业储能100KWh梯次利用电池储能系统的工程示范，历时2 年，由中国电科院、国网北京市电力公司与北京交通大学共同完成，于2014 年6 月19日通过验收。中国电科院、国网北京市电力公司与北京交通大学示范工程德国 电网储能动力电池梯次利用：利用MINI E的8 套退役电池参与BMW 技术办公室的光储项目，项目规模240kWh，是目前世界最大的梯次利用项目之一。该储能系统由瓦滕福公司负责运行和维护，目前已经投入使用。博世集团BMW瓦腾
7、福公司德国 光储微网奥迪正在搭建一个平台，整合大众集团所有的梯次电池用于户用储能和可再生能源调节，将梯次电池用于快速充电站，使其功率可以达到250kW；在Ingolstadt总部建设了20kW光伏+4 组梯次电池的光储式微网系统。Auto中国低速电动车/ 电网储能利用退役的动力电池，在电动场地车、电动叉车和电力变电站直流系统上进行改装示范，经实测回收电池性能上相比传统铅酸电池有一定优势，且经济性较好。国网北京市电力公司、北京工业大学和北京普莱德新能源电池科技有限公司中国 电网储能河南省于2014 年8 月建成退役动力电池储能示范工程，该工程位于郑州市尖山真型输电线路试验基地，是国内首个真正意义
8、上的基于退役动力电池的混合微电网系统。国网河南电力公司、南瑞集团等中国 电网储能北京海博思创科技有限公司与北京电力公司合作于 2012年完成 360kWh废旧电池梯次利用于储能系统项目，此项目为国内首创综合利用北京奥运会退役 电动汽车锂电池于智能电网储能系统，为进一步大规模利用废旧电动汽车动力电池奠定了良好的技术与实践基础。北京海博思创科技有限公司与北京电力公司全球示范工程及项目研究背景71、李克强总理：加快实现动力电池革命性突破，建立合理投资 回报机制，鼓励社会资本进入充电设施建设运营、整车租赁、电池回收利用等服务领域。2、科技部部长万钢：动力电池尤其是锂离子动力电池，回收之后不一定马上进行
9、报废处理，可以进行梯级利用。3、熊孟清：废弃物回收利用专家。无论从资源环境保护角 度衡量，还是从新能源汽车行业发展角度衡量，汽车动力电池的回收利用都是必须和重要的。4、贾新光：中国汽车流通协会常务理事。动力电池的回收 利用体系要加强对退役电池的质量、性能鉴别、分级等测试评价技术和标准方面的研究， 要制定相关标准，推动梯次利用。5、欧阳明高：中国电动汽车百人会执行副理事长。动力电池必 须进行梯次利用，而且要回收再利用。”高层声音研究背景8据CNESA项目库不完全统计，到2015年底， 中国电化学储能项目装机106MW，占全球电化学储能项目装机总容量的12%。近五年，中国电化学储能市场的增速明显高
10、于全球市场，年复合增长率(2010-2015年)为1 10%，是全球的6倍。其中锂离子电池储能技术占主要地位。图3：中国电化学储能项目累计装机规模（2000-2015）图4：中国储能技术与应用1储能市场2.638.54158.293.7105.510%138%6.50%41.90%61%12.60%0%20%40%60%80%100%120%140%160%02040608010012020002010 2011 2012 2013 2014 2015中国电化学储能项目累计装机规模(MW)装机规模MW 增长率%0%20%40%60%80%100%120%中国储能技术与应用锂离子电池 铅酸电池
11、液流电池 超级电容资料来源：CNESA潜在市场研究背景92电动自行车目前为止，中国电动自行车的市场保有量已经超 过2亿。当前市场，90%的车型采用铅酸电池，约有10%的车型采用锂电池。以2014年的数据为基数，假如有10%的电动自行车采用梯次利用的动力电池组，以每辆车配1kWh的电池组计算，那么年总需求可以达到290万kWh(2.9GWh)，与2014年我国电动汽车动力电池总量3.7GWh相去不远，相关梯次利用的市场规模可达数十亿元。1035608013025080010000.5%1.5%2.7%3.6%5.0%8.0%26.0%30.0%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.
12、0%30.0%35.0%0200400600800100012002010 2011 2012 2013 2014 2015 2016E 2017E锂电自行车市场增长情况市场量 增长率单位：万辆6937.78570.610046.411442.712872.214478.316353.718472.430.82%23.54%17.22%13.90%12.49% 12.48%12.95% 12.96%00.050.10.150.20.250.30.350400080001200016000200002008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015电动自行车市场保有量
13、电动自行车规模/ 万辆 增长率/%单位：万辆图5：中国电动自行车市场保有量 图6：中国锂电自行车市场规模潜在市场研究背景10微型电动车与电动汽车具有相似的车身构造和技术特征，因此在产业链的大多数环节都是可以共用的。微型电动车价格较低，与广大基层民众收入水平、消费升级趋势、全国道路基础设施完善相契合，因此微型电动车在我国三四线城市及农村地区大受欢迎。2016年，新的纯电动及插电式混合动力乘用车的国家补贴标准如下：3 低速电动车市场采用梯次利用的动力电池，成本不到新锂电池系统的一半，而续航里程，放电功率等都可以满足双100公里的要求，甚至 可以达到150公里续航里程的要求。在保持低价的基础上(扣除
14、补贴后，价格低于5万)，产品性能得到较大提升(达到纯电动乘用车标准)，产品的竞争优势明显(性价比高)。潜在市场研究背景11 新锂电池成本会高达 20003000元 /kWh，投资回报率偏低，制约储能产品大规模应用； 梯次利用电池，其规模化成本远低于新电池， 100美元/kWh （ Free Wire），日产leaf 的退役动力电池做移动充电车； Tesla在美国发布 Powerwall和 Powerpack，有深刻的理由相信，未来 Tesla也会将 Model S等电动车的退役动力电池，应用于家庭储能和商业储能； 规模化时梯次利用储能产品的利润和经济价值，才会实现最大化。梯次利用电池优势还是成
15、本！成本！成本！研究背景12商业模式平衡三方利益 政府出台政策规范整车厂、电池厂、个人用户等平衡各方利益 初步建立规范的回收体系电池租赁模式 配合新能源汽车的快速发展 推进动力电池生产标准化、系列化、模块化和通用化卖电模式 家庭储能 大型商业储能 推进动力电池生产标准化、系列化、模块化和通用化换电模式 低速电动车 微型电动车 推进动力电池生产标准化、系列化、模块化和通用化更多。 创新。一、研究背景二、研究内容与结果三、特色与创新四、雄韬电源简介目录1314研究内容与成果梯次利用难点与核心技术梯次利用难点安全可靠的技术成本控制产业链整合商业模式创新电池拆解剩余寿命的预测系统集成技术BMS的鲁棒性
16、梯次利用的核心技术15研究内容与成果研究思路模组的安全拆解电芯性能的测试电芯寿命模型的建立电芯的配组及成组新产品的设计开发16研究内容与成果17研究内容与成果包括1、模组基本结构的分析；2、模组基本性能的测试；3、模组的安全性能的评估；4、模组的安全拆解。拆解、分容分析18研究内容与成果电芯性能测试1、电芯的基本性能评估：外观性能、OCV、内阻、容量的分布。2、电芯基本性能的测试：不同倍率下SOC-OCV曲线、高低温性能3、电芯的循环性能：循环过程中容量的变化，内阻的变化19研究内容与成果产品设计开发20研究内容与成果产品设计开发21研究内容与成果产品设计开发22研究内容与成果产品设计开发23研究内容与成果产品设计开发90V400Ah f
