1 目的、意义及国内外现状综述

1.1 动力电池回收再利用的发展现状和前景

由于全球的环境污染问题日益突出，化石燃料日益枯竭，各国政府都在积极地发展新能源产业，力争尽快实现产业转型升级，改善能源结构。如德国联邦参议院与最高法院通过了 2030 年禁止内燃机车上路、日本计划在 2030 年新能源汽车的销量占总销量的 70%、我国政府决定原则上不再批准新建燃油车生产企业。根据“国家十三五发展规划”，到 2020 年我国新能源汽车保有量达到 500 万辆。图 1 所示为未来 5 年我国新能源汽车销量预测图，可以看出我国新能源汽车的销量逐年上升，到 2020 年销量高达 130 万辆。随着新能源汽车快速发展，尤其是纯电动汽车的广泛应用，虽然极大地减少了汽车尾气的排放，但导致退役的动力电池数量急剧上升，若得不到妥善的处理，会导致严重的环境污染问题。根据中汽研测算，到 2020年退役的动力电池高达 32.2Gwh，约 50 万吨；到 2023年退役的动力电池高达 101Gwh，约 116 万吨。众所周知，退役的动力电池剩余容量为新品电池的 80%。因此，基于储能的退役动力电池梯次利用成组连接技术。

如何在动力电池全生命周期内，合理对退役的动力电池进行再利用，提高资源利用率、减少环境污染也就成为当前亟待解决的问题。

目前，动力电池梯次利用主要集中在低速电动车、微电网与家庭储能、电动工具等小型储能系统中。国内外学者对动力电池梯次利用技术进行了大量的研究，并建立了许多储能示范系统，如表 1 所示。Cready 等提出了一种能降低电动汽车成本的可行方案，是将退役的锂离子电池二次利用在电网储能装置上，辅助服务达到最高预期收益。Neubauer 等对退役的电动汽车锂离子电池二次利用的可行性和经济性进行了定量化分析，评估了该处理策略对于纯电动汽车电池成本的影响，并指出需要对二次利用电池剩余寿命、容量衰退特性等方面进行深入研究。Tong 等将废旧的电动汽车锂离子电池用在光伏离网电动充电系统中，并通过数值模拟和实验验证来分析系统的性能。

在国家政策的引导和推动下，新能源汽车产业在我国正迅猛发展。工信部给出数据，从 2009 年开始截止到 2016 年上半年，新能源汽车已累计生产 67.4 万辆。国务院发布2012~2020 年发展规划，节能与新能源汽车产业将迅猛发展，到 2020 年，新能源汽车产量将累积超过 500 万辆。 有关机构预测，我国到 2012 年前后将有 12~17 万吨的纯电动(包含插电式)乘用车和混合动地乘用车的电池报废量，如何合理处置大规模的退役动力电池将成为重大课题，能否妥善处理将影响新能源汽车的发展。预计到 2025 年，如图 1.1 所示，将有 29GWh 的二手电动车电池总量投入市场，如今固定式市场规模与之相比已远远不及，而其中有机会散发活力重新进入储能系统的有10GWh。到 2018 年，这部分电池将花费 49$/kWh 用于改造并二次利用。而如今，只有非常有限的电池资源可以进行二次利用，但在 2020 年之后这一数字将有显著提升。具体来说，二手电池的价格、电池内剩余能量的高低、汽车公司提供保修的期限都将成为这些电池是否适合“二次利用”的决定因素。现阶段，二手电动车电池“二次利用”的成本包含多个方面，回收、检验、运输、重新封装等，费用可能高于 100$/kWh。随着技术的发展和使用规模的不断扩大，相关机构预计在 2018 年成本将降低一半。以下是统计到的几组数据：

1、到 2025 年，将有 29GWh 二手汽车电池产生于电动车市场，而进入固定式储能

市场改造的将有 10GWh。

2、2016-2025 年期间，二手电动车电池的容量将达到 95GWh，大约是当今全球固

定式储能容量的 60 倍。