电动化大趋势愈演愈烈,我国通过政策的引导和扶持,已经成为全球最大的新能源汽车市场。众所周知,新能源汽车的重要瓶颈在于电池的续航里程。在此背景下,国家出台了《促进汽车动力电池发展行动方案》、《节能与新能源汽车技术路线图》,鼓励高能量密度电池的使用,近期《外商投资产业指导目录(2017年修行)》政策提出解除纯电动汽车合资企业限制以及取消汽车电子和动力电池股比限制,这也是促进新能源汽车市场推广应用高能量密度电池的重要举措。基于政策倒逼和动力电池技术本身的进步,我们通过三元锂和固态锂电池的产品技术对标模型分析,对未来动力电池发展格局进行推演。
一、动力电池发展现状分析
目前,国内新能源汽车仍然在采用磷酸铁锂(BYD为主)和三元锂电池,车型续航里程基本上都能够达到300公里,但是电池系统平均能量密度水平仅为115Wh/Kg。而2017年3月份,国家工信部等四部委联合颁布《促进汽车动力电池发展行动方案》,指出到2020年,要求新型锂离子动力申池单体比能量超过300Wh/Kg;系统比能量力争达到260Wh/Kg。
数据显示,我国动力电池能量密度现状与目标值差距达126%,2020年达到目标值对磷酸铁锂电池来说太难了,但是对于以特斯拉为代表的三元锂电池则是完全可能的,其采用的动力电池性能好,BMS管理系统效率也高;此外,固态锂电池也可以将电池系统能量密度提升至260Wh/Kg水平。
1、三元锂和磷酸铁锂电池——当前的中流砥柱
当前,全球新能源车市场进入蓬勃发展的关键时期,主流汽车企业纷纷布局新能源汽车,锂电池产业链因此快速成熟将进一步推动新能源汽车的规模化应用。从全球角度看,典型车企配套车型主要采用日韩动力电池,以三元锂为主,续航里程基本都达到或超过350公里的水平。表格1全球主流动力电池配套情况
再看国内,从2017年新能源汽车前6批推广目录来看,新车型搭载电池的能量密度也有不同程度地提升。第一批目录中能量密度超过115Wh/Kg的车型仅占13.11%,到第五批目录这一比例达到了73%,可以看出动力电池能量密度的提升已是大势所趋。主流电动车企业配套的动力电池也逐步向三元锂转型,续航里程基本上都能够达到300公里的水平。
表格2国内主流动力电池配套情况
综合国内外动力电池企业搭载新能源汽车情况看,三元锂电池成为主流技术路线的趋势已经不可逆转,但整车续航里程仍有提升的空间。这很可能是由于动力电池能量密度不高、BMS 效率提升空间仍有待开拓等多方面原因所致。
2、全固锂态动力电池——未来的发展方向
世界各国先后制订的高能量密度锂电池研发目标,均在积极地布局锂硫电池、锂空气电池或锂金属电池等前瞻性技术。
固态锂电池在继承传统锂电池优点的基础上,安全性、能量密度都有了大幅进步。目前,全固态锂电池研发可提供的能量密度基本可达300~400Wh/kg,有望成为下一代高能量密度动力和储能电池技术的重要发展方向,这已是学术界和产业界的共识。
图1世界各国对动力电池能量密度的阶段目标
图2世界锂电池技术路线走向
全球动力电池关联企业也加速布局全固态锂电池领域以抢占先机,目前各技术路径的产业化进程不同,其中以聚合物固态电池发展较快,由于其高温工作性能较好,已经完成实验室验证并有小部分企业实现了小规模产业化。
固态锂电池(聚合物固态电池)研发应用现状
法国Bolloré:全固态二次电池(LMP),负极材料采用金属锂,电解质采用聚合物(PEO等)薄膜,目前已经批量应用在法国的EV,共享服务汽车“Autolib”和小型电动巴士“Bluelus,总体应用超过3000辆。
美国Seeo:全固体二次电池采用大创公司的干聚合物薄膜,提供的样品电池组能量密度为130-150Wh/kg,2017年能量密度能达到300Wh/kg,尚未推广应用。
CATL:目前已经设计制造出了容量为325mAh的聚合物电芯,表现出较好的高温循环性能,尚未推广应用。
中科院青岛能源所:开发的大容量固态聚合物锂电池“青能I号”完成深海科考,其能量密度超过250Wh/kg,500次循环容量保持80%以上,在多次针刺和挤压等苛刻测试条件下保持非常
好的安全性能。“青能II号”也已经研发成功,能量密度高达300Wh/kg,尚未推广应用。
此外,固态锂电池中,硫化物固态电池(锂硫电池)由于具有较高的能量密度和低廉的成本,有着巨大的开发潜力,丰田、三星、CATL、丰田等国内外企业均纷纷加速布局,这其中以丰田技术最为领先。丰田在2010年就推出硫化物固态电池,2014年其实验原型能量密度达到400Wh/kg,截止到2017年初,丰田固态电池专利数量达到30件,远高于其它企业。据丰田高管透露,丰田或将在2020年实现硫化物固态电池的产业化。国内企业CATL在硫化物固态电池方面相对领先,正加速开发纯电动汽车用的硫化物全固态锂金属电池。
固态锂电池(硫化物固态电池)研发现状
丰田:2010年开始推出固态电池,2014年其实验原型能量密度达到400Wh/kg。
三星日本研究所:利用硫化物类固体电解质试制出2000mAh、175Wh/kg的压层型全固态二次电池。
Sakti3(美国):2015年获得英国家电巨头戴森1500万美元的投资,其开发的固态电池以陶瓷等为电解质,金属锂或锂类合金为负极,能量密度达到1000Wh/L,目前仍处于研发阶段。
清陶能源:公司核心在于高固含量的全陶瓷隔膜和无机固体电解质的开发和生产。目前团队已经和北汽开展合作进行中试,未来可能作为北汽电动车的重要组件。
CATL:主要研发方向是硫化物电解质,采用正极包覆方法,解决了界面反应问题,热压方式降低了界面电阻。
二、两种技术路线的对比及影响分析
1、三元锂电池:技术成熟,当前占据市场主流
从产品成熟度角度来看,美国特斯拉Model系列车型已经实现突破,Model3即将规模化销量,进一步论证三元锂动力电池的可行性。Model3采用全新21700电池,相比18650电池在外观上变长变粗,能量密度也提高了20%,单体电池容量可达3~4.8Ah,大幅提升35%。毫无疑问,当前三元锂动力电池已然为主流产品。
2、固态锂电池:技术潜力大,有望成为未来的主流产品
从技术潜力角度来看,三元锂动力电池能量密度提升相对困难,全固态锂电池能量密度提升,从理论上讲更具可行性。一是全固态锂电池电压平台提升,固态电解质比有机电解液普遍具有更宽的电化学窗口,有利于进一步提升电池的能量密度;二是固态电解质能阻隔锂枝晶生长,材料应用体系范围大幅提升,为具有更高能量密度空间的新型锂电技术奠定基础。三是全固态锂电池当前能量密度约400Wh/Kg,预估最大潜力值达900Wh/Kg,有超过100%的提升空间。固态锂电池必将是未来的主流产品。
表格5三元锂电池与固态锂电池技术性能对比
3、固态锂电池:安全性高,可大幅降低车辆自燃率
近年来国内外多次出现新能源汽车自燃事故,新能源汽车的使用越来越关注。其主要原因在于动力电池(三元锂为主)的问题,三元锂电池的电气安全、功能安全、化学安全、机械安全方面控制仍不给力。一般而言,三元锂电池液态电解质易燃易爆,在长期使用过程中容易触发“热失控”,在充放电过程中锂枝晶的生长容易刺破隔膜,引起电池短路,造成安全隐患。但是全固态锂电池则具有极高的安全性,其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液,同时也克服了锂枝晶现象,搭载全固态锂电池的汽车的自燃概率会大大降低。
综合上述产品、技术、安全等方面的比较,全固态锂电池在使用安全和技术潜力方面具有绝对的优势,但是三元锂电在产品成熟度、市场渗透方面具有相当的优势。综合来看,当前采用三元锂电是纯电动汽车最为明智的选择。但是,一旦全固态锂电池解决金属锂稳定性差等问题后,将爆发强大的产品替代力,或将颠覆动力电池产业格局。
4、高能量动力电池发展格局预判
前文提到,国家的政策导向已经非常明确,大力支持高能量密度的新型锂离子动力电池的发展,并已经有相应的政策细则体现。主要表现在三个方面:一是2017年6月份国家工信部发布的双积分政策,通过高能量密度降低电池质量而获得低的百公里电能消耗量Y时,可以获得1.2倍积分;二是去年年底补贴政策,强调了高能量密度(乘用车电池能量密度>120Wh/Kg)时,可获得1.1~1.2倍补贴;三是从获取补贴必须进入的新能源汽车推广目录来看,乘用车三元锂电车型占比持续提升,今年第6批车型份额占比超过70%,已然促进了高能量密度电池的发展。
然而,虽然国内新能源汽车推广应用方面取得了良好成绩,但是面向私人消费者的纯电动乘用
车产品仍受制于“里程焦虑”的影响,尚未实现大规模应用。私人需求端市场的突破与满足要求动力电池的能量密度有进一步提升,就目前情况而言,仅三元锂动力电池和固态锂动力电池可能达成2020年目标。这将引发国内动力电池技术新格局。
第一类,技术领先型,以CATL为代表。CATL企业本身已经具备了三元锂电技术沉淀,其产品将采用硅碳材料作为负极,“十三五”期间有望实现350Wh/kg目标;同时CATL在固态锂电池(锂硫电池、聚合物电芯)均取得了突破,如CATL设计制造的容量为325mAh的聚合物电芯高温循环性能表现良好。技术的领先和提前布局,能够保证企业在新技术的应用推广时占据制高点。第二类,技术跟随型,以国轩高科、力神等为代表。国轩高科、力神等企业具备较强的市场基础,都在加速研发具有高电池能量密度的三元锂电技术。如科技部官网关于国轩高科三元锂电技术的突破情况,称其以“高镍正极+硅基负极”为电池材料,实验室电池能量密度水平达281Wh/kg。但是这类企业很少或者基本上没有涉及到固态锂电池技术储备,该类企业或将加快同三星日本研究所、Sakti3(美国)、清陶能源等具有全固态锂电池技术的企业合资合作。第三类,技术转型类,以比亚迪、万向等为拜拜。比亚迪、万向等企业,其核心产品磷酸铁锂电池能量密度上升空间有限,逐步降低磷酸铁锂电池的影响,加速转型三元锂电池技术路线。其中,万向旗下A123Systems磷酸铁锂产品能量密度止步于140Wh/kg左右;比亚迪计划在2018年三元锂电池能量密度达到240Wh/kg左右,2020年达到300Wh/kg左右。该类企业具有较强的技术积累和研发支撑,且有较强的技术嗅觉,或将加强同中科院青岛能源所、国能电池研究院等科研院所的合作,加快全固态动力电池的研发。
总而言之,磷酸铁锂技术路线正在被替代,三元锂电池技术路线已经成为主流,未来全固态锂电池或新锂离子电池技术路线将逐步替代三元锂。
三、发展建议
未来,新能源汽车的健康与规模化推广应用很大程度上取决于高安全、高续航里程的动力电池的支撑力度。当前,新能源汽车动力电池技术进步受国家政策、外部竞争的双重压力驱动,这就要求现有三元锂动力电池技术持续提升,同时也需要新的锂离子电池的技术攻关和突破,以实现颠覆性的革新。对动力电池企业说,现在是最好的时期,也是最坏的时期。智电汽车认为,电池能量密度的“攻坚战”已经打响,动力电池行业格局将洗牌。未来企业要进入竞争力梯队,需要重点做好两点:一是要转变思维方式和“居安思危”,由粗放规模化发展向“技术和规模化”并重的发展模式转型,加速全固态锂电池或新锂离子电池技术储备;二是要注重产品的安全性,既要加强与整车企业的合作,同时要规避“高田气囊”事件在动力电池行业上演。
随着国家对电动汽车补贴政策中对关键指标的调整，比如能量密度小于 105wh/kg没有补贴，该值越大补贴力度越大；续航里程150公里以下没有补贴，续航里程越大补贴力度越大等（见下表1和2），磷酸铁锂被国内车企纷纷弃用，带来磷酸铁锂电池产能过剩，六氟磷酸锂矿石大幅降价等现象，如果能把这些过剩的产能向储能产业转移，无疑对电池企业和储能电站建设业主是一种降本增效的双赢局面。因为目前来看，国内投入建设（示范项目居多）的大多数储能电站都是采用磷酸铁锂锂电池，少数采用铅炭电池、钠硫电池、液流电池、超级电容等储能形式，但只要上锂电池系统，基本都采用磷酸铁锂，采用三元等其它形式的，往往也是示范性地做个几十千瓦，用以对比收集数据。 表1 国家对电动车依据能量密度的补贴表 表2 国家对电动车依据续航里程的补贴表 那么动力电池退役后往储能电站方向的梯次利用是否存在一定问题呢？ 下面我们对于相关问题逐步进行下梳理。 一、用于乘用车及储能电站电池的诸多不同点：
1、电池数量相差比较大：一般乘用车动力型电池，数量也就是几千块，比如特斯拉model-S基本是7600多块电池，国内的比亚迪等磷酸铁锂电池因为功率比特斯拉小（特斯拉一般是85KW，而国内车辆一般不超过60KW，所以两者的续航里程数相差很多），而兆瓦级的储能电站一般都达到几万块或几十万块电池（取决于系统容量和电池封装类别）。这么多的电池要经过串并联组合，从而输出符合要求的电压和电流，那么对电池管理系统和能量管理系统（即通常所说的BMS和EMS）要求陡然上升； 2、运行过程大不一样：车辆用动力型电池要求瞬间出力要足够大，比如启动和起步的时候要求能够有足够大的功率达到足够的扭矩驱动车辆迅速提速，反映在电池指标上就是要求电池的放电倍率要足够大，一般要求2C以上的电流，甚至要达到10C。而对于储能电站用的能量型电池，根据不同的使用场景，对电流倍率会有不同要求，比如对于削峰填谷，一般要在峰时段均匀放出夜间随存电力，时间往往是2~4个小时，此时的电流倍率为0.5~0.25C。也就是说此场景下对电池的倍率要求比较宽松，对电池的循环寿命有好处。另外一个应用场景就是储能电站参与电网辅助调节，比如深度调峰和AGC辅助调频。深度调峰对于时间也不是要求很短，以1小时前后为多，也就是1C左右的电流倍率为多，而参与AGC辅助调频就不一样了：AGC调频要求快速反应，Kp值要尽可能地大（最大为10），电池系统往往被要求在几分钟到几十分钟时间内放出所有电力（控制在一定放电深度DOD内），那么此时的电流倍率将达到5C~1C范围，对电池放电倍率特性要求很高，也严重考验电池质量和严重影响电池寿命； 3、应用环境不一样：电动车应用在道路场景，可能是市区也可能是高速，可能是夏季也可能是冬季，可能是南方也可能是北方，车辆行驶过程有可能产生颠簸，碰撞，温度的骤然变化，有可能造成电池或电路损坏，进而引发事故。而储能电站的运行环境相对友好，温度恒定，工作环境安静，运行平稳； 4、对能量密度要求不尽相同：由于乘用车内部空间有限，且对行驶质量要求尽量轻便，故对能量密度要求尽可能高，这也是国内外乘用车电池目前几乎全部采用三元
动力电池梯次利用的难点与挑战 针对退役的动力电池，有两种可行的处理方法，一种是直接作为工业废品，进行报废和拆解，提炼其中的原材料，实现原材料的循环利用，这方面已经有一些国内的企业进行商业化运作；另一种方式，则考虑退役的动力电池，虽然已经不满足汽车的使用条件，但仍然拥有一定的余能，其寿命并未完全终止，可以用在其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥其剩余价值。 相对而言，梯次利用更能够发挥产品的最大价值，实现循环经济的利益最大化，是更为绿色和环保的做法。但梯次利用所面临的难题和挑战也非常的多，如果不能有效解决，就不能实现真正的产业化。 1. 电池拆解 动力电池退役时，是整个pack从车上拆解下来的。不同的车型有不同的电池pack设计，其内外部结构设计，模组连接方式，工艺技术各不相同，意味着不可能用一套拆解流水线适合所有的电池pack和内部模组。那么，在电池拆解方面，就需要进行柔性化的配置，将拆解流水线进行分段细化，针对不同的电池pack，在制定拆解操作流程时，要尽可能复用现有流水线的工段和工序，以提高作业效率，降低重复投资。 在拆解作业时，不可能完全实现自动化，必然存在大量的人工作业，而pack本身是高能量载体，如果操作不当，可能会发生短路、漏液等各种安全问题，进而可能造成起火或爆炸，导致人员伤亡和财产损失。因此，采取什么样的措施和方法，确保电池拆解过程中的安全作业，是梯次利用的一个重点。 2. 剩余寿命预测 这里分两种情况考虑，一种是动力电池在服役期间，其相关运行数据有完整记录，那么当梯次利用的厂家拿到这些数据之后，结合电池的出厂数据，可以建立电池模组的简单寿命模型，能够大致估算出，在特定运行条件下电池模组的剩余寿命(根据所设定的终止条件)。 另一种情况就恶劣的多了，动力电池的使用情况并无数据记录，仅有出厂时的原始数据(如标称容量、电压、额定循环寿命等)，使用过程未知，当前状态未知。当梯次利用的厂家拿到电池后，如何判断其健康状态和剩余寿命呢？这就需要对每个模组进行测试，先明确其当前的健康状态，然后要根据测试数据和出厂时的原始数据，建立一个对应关系，根据不同的材料体系，大致估算其潜藏的剩余价值。 第二种情况，梯次利用的成本会提高很多，测试设备、测试费用、测试时间、分析建模等，都会增加不少的成本，导致梯次利用的经济价值降低。基于有限的数据，对剩余寿命的预测也是不准确的，这无疑又会增加梯次利用产品的品质风险，使得产品的生命周期成本较高。所以，如何做到快速无损的检测，是该种情况下梯次利用的关键所在。 3. 系统集成技术
电动汽车用动力锂离子电池系统 安全性设计 拟稿：张建华 2014、7、31
目录 1、序言 2、锂离子电芯安全特性 3、几种锂离子电芯安全特性分析 4、由锂离子电芯组成的电池PACK的安全性特性分析 5、锂离子电池PACK安全性设计 6、结论
一、序言 1、特斯拉电动汽车六次碰触起火事件 7月4日，在一起离奇的盗窃事件中，特斯拉意外成为了主角。一名身份未明的男子7月4日早间盗窃ModelS汽车后，引发警方的高速追逐。该男子随后在西好莱坞撞上多辆汽车，并在撞击路灯后解体成两半，引发电池着火。7月7日，特斯拉表示，该公司将调查在高速追逐中因碰撞而解体成两半，并着火的ModelS汽车残骸。 从2013年下半年开始，特斯拉已经发生了六起起火事件。其中两起是行驶中车辆自燃，两起是碰撞起火，原因是车主驶过路面上的残骸致使电池箱被刺穿后起火，有一起在充电时发生，还有一起原因不明。 1）11月6日，据海外网站报道，一辆特斯拉Model S电动车在美国田纳西州纳什维尔附近再度遭遇起火事故，车头几乎全部烧毁。 2）10月1日，一辆Model S撞上了路中的金属残片引发事故着火燃烧,车辆前部的一块电池包起火。 3）10月18日中旬，在墨西哥，一辆高速行驶特斯拉Model S撞到了一堵混凝土墙，紧接着又撞上了一棵大树，随后起火燃烧。 结论：汽车底盘在受到猛烈冲击变形后会产生着火事故； 底盘受到猛烈冲击类似于挤压和针刺的综合测试。
2、比亚迪e6着火事件 2012年5月26日凌晨3时08分，深圳滨海大道西行侨城东路段发生的一起重大交通事故，让电动汽车的安全问题成为了全世界关注的焦点。当时，一男子载三女驾驶一辆红色日产GT-R跑车，高速撞上两辆同方向行驶的出租车。其中一辆比亚迪E6电动出租车起火燃烧，一名男性出租车司机连同两名女性乘客被困火中当场死亡。 涉及各领域的13名知名专家，包括电动汽车整车及动力系统、部件安全、结构安全、汽车碰撞、电子电气安全、动力电池、汽车交通事故鉴定、火灾调查、材料燃烧特性等专业领域。专家分别来自中国汽车技术研究中心、交通运输部、科学研究院、公安部天津消防研究所、广东省消防总队、北方车辆研究所、S MG等，进行为期70天的调查。 专家组得到的结论是：电池没爆炸，着火起因是e6受到两次严重碰撞，车身后部及电池托盘严重变形、动力电池组和高压配电箱受到严重挤压，导致部分动力电池破损短路、高压配电箱内的高压线路与车体之间形成短路，产生电弧，引燃内饰材料及部分动力电池等可燃物质。e6的动力电池系统在整车上的安装布局、绝缘防护及高压系统等方面设计合理，“整车安全未见设计缺陷”。 结论： 汽车底盘在受到猛烈冲击变形后会产生着火事故； 底盘受到猛烈冲击类似于挤压和针刺的综合测试。
动力电池梯次利用简述 1.概述 从电动汽车上退役的动力电池通常具有初始容量60-80%的剩余容量，并且具有一定的使用寿命，目前主要有两种可行的处理方法：其一是梯次利用，即将退役的动力电池用在储能等其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥剩余价值；其二是拆解回收，即将退役电池进行放电和拆解，提炼原材料，从而实现循环利用。 经过几年的研究探索和试点示范，我国动力电池梯级利用应用领域已集中在电力系统储能、通信基站备用电源、低速电动车以及小型分布式家庭储能、风光互补路灯、移动充电车、电动叉车等其他相关领域。 2.政策 国家积极鼓励动力电池梯级利用，但是暂未建立起完善动力电池梯级利用政策体系。 《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》，提出建立动力电池梯级利用管理体系。2016年1月，《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》发布，国家明确提出要鼓励先梯级利用后再生利用，并且支持企业开展梯级利用，不断技术开发和创新。2016年2月份，工信部发布新能源汽车废旧动力蓄电池梯级利用行业规范条件和名单管理暂行办法。 2018年1月出台的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》中明确国家鼓励开展动力电池梯级利用，综合利用企业应符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》（工业和信息化部公告2016年第6号）的规模、装备和工艺等要求，鼓励采用先进适用的技术工艺及装备，开展梯次利用和再生利用。梯次利用企业应遵循国家有关政策及标准等要求，按照汽车生产企业提供的拆解技术信息，对废旧动力蓄电池进行分类重组利用，并对梯次利用电池产品进行编码。梯次利用企业应回收梯次利用电池产品生产、检测、使用等过程中产生的废旧动力蓄电池，集中贮存并移交至再生利用企业。再生利用企业应遵循国家有关政策及标准等要求，按照汽车生产企业提供的拆解技术信息规范拆解，开展再生利用。 2018年2月发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》明确
1、电动汽车行业状况 新能源（电动）汽车作为我国七大战略性新兴产业之一，是基于驱动技术的重大转型，是针对能源安全、持续发展和和产业结构升级问题的重要突破口，因此，大力发展电动汽车对我国具有重要的战略意义。 目前，中国已经初步建立了电动汽车的法规、标准及管理体系，为电动汽车的产业化、商业化发展奠定了基础。2009年1月，国务院通过《汽车产业调整和振兴规划》，明确实施新能源汽车战略，推动纯电动汽车、充电式混合动力汽车及其关键零部件的产业化，提出“三年内形成50万辆纯电动、充电式混合动力和普通型混合动力等新能源汽车产能，新能源汽车销量占乘用车销售总量的5%左右”的目标。电动汽车作为新一轮的经济增长的突破口和实现交通能源转型的根本途径，已经成为世界各主要国家和汽车制造厂商的共同的战略选择，也是各国汽车市场的战略选择。在各国政府的大力推动下，世界汽车产业进入了全面的交通能源转型的时期，电动汽车进入了加速发展的新阶段。现在，更多的专家和更多的企业已经自觉地把发展新能源汽车、节能环保的汽车、电动汽车作为今后发展的目标。 根据中汽协数据，2015年我国电动汽车销售33.11万辆，其中纯电动汽车24.75万辆，同比增长4.5倍，插电混合动力汽车8.36万辆，同比增长1.8倍。
图1 中国新能源汽车销量（2011-2015）截至2015年底，全国汽车保有量达到1.72亿辆，其中电动汽车保有量达到58.32万辆，较2014年底的12万辆增长169.48%，但及汽车整体保有量相比差距仍然很明显。据中国产业调研网发布的中国电动汽车行业市场调查研究及发展趋势预测报告（2015年版）显示，未来几年是中国新能源汽车发展的战略机遇期，《节能及新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》明确指出，到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆，燃料电池汽车、车用氢能源产业及国际同步发展。 2、动力电池状况 （1）动力电池技术状况 动力电池类型主要有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池、钠硫电池、钠/氯化镍电池等。对于电动汽车来说，要想获得及传统汽油车相当的竞争力，持外，更重要的是要找到尽可能接近于理想条件的动力电池，电动汽车理想的动力电池要求
动力电池标准的学习总结 我国大容量动力锂电池单体电池已经具备了推广应用的条件，产业化建设成果显着。在电池单体方面，规模化生产和规模化应用的条件已经基本成熟。从动力锂电池要求的高成组性、系统集成性、高安全性等和高标准化要求出发，以下几个方面的问题甚为突出。（1）关键质量控制方法与可靠性保证技术仍需完善 标准化通常涉及产品技术及标准技术文件本身。目前，国内“以人为主”的生产线无法避免高不良率，现有主要用于铅酸蓄电池的成组应用技术和设备，不能适应新型动力电池的技术要求。这种情形一方面会导致电池生产成本的增加，另一方面使得电池性能不稳定，影响到动力电池的一致性、使用寿命等。当前发生的动力锂电池使用寿命缩短及燃烧、爆炸等安全问题，均是由这些因素所引起。 （2）标准化缺乏统一管理 由于我国行业管理等历史因素，不同类别的电池往往是由不同的工业部门的企业主要生产并主导其标准的制修订，相应地行业管理也归属不同工业部门。国家标准与多个行业标准并存，并且标准范围交叉重复的现象无论是对于产品的生产者，还是消费者都造成了相当大的困扰，并损害整个产业的健康发展。 （3）标准体系和市场化的产品与技术保障体系不完备
除节能与新能源汽车科研项目中完成了几项电动汽车用动力电池标准外，动力锂电池和系统集成标准仍处于空白状态，而建立成熟的市场化的产品和技术保障体系是推广应用包括节能与新能源汽车在内的与新型动力锂电池系统的基本条件，而这一条件目前尚不具备。这两者之间不仅联系紧密，而且相互制约。为争夺市场，迫使所有企业都成为闭关自锁的独立体系，低水平重复开发和拼尽全力去建设不可能实现的自主产品和技术保障体系，产品处于完全混乱局面。（4）没有中立的动力电池系统标准符合性及安全试验平台 新型动力锂电池系统集成是一个新兴技术领域，动力锂电池系统集成涉及到关键零部件及通讯和控制网络、接口和通讯协议等产品，涉及电力、电子、计算机、自动控制等多种高新技术和产业领域，涉及到复杂的标准体系，安全问题也十分突出。产品只有通过科学、合理的标准符合性检测及安全试验，才能从根本上保证产品的质量可靠性与安全性能。当前动力电池领域存在的标准欠缺，标准化工作平台不完善，必然会影响产业的规范化、科学化发展。 标准化及安全试验工程技术平台建设的重要性主要体现在以下几个方面 （1）新技术领域需要开展标准化研究 新型动力锂电池系统集成作为一个新兴技术领域，是与铅酸蓄电池完全不同的新型蓄电池。目前主要用于铅酸蓄电池的成组应用技术
电池的技术路线 磷酸铁锂电池因安全性被看好 动力电池的比能量与比价格是纯电动汽车普及的决定因素。镍氢、铅酸电池是比较成熟的电池，但比能量提高的空间比较小。铅酸电池的基本元素是铅，镍氢电池的基本元素是镍，两者都属于重金属，自重大；而锂电池的主要元素是锂，本身非常轻，可以与多种化合物搭配，通过提升正负极材料的质量和电池的结构等提高电池的储能量，因此锂电池具有很大的发展空间，而且我国锂资源储量达380多万吨，居世界第二位。在多种锂电池技术路线中，磷酸铁锂电池为电动车的推广起步提供了条件，磷酸铁锂电池之所以被看好，是因为它的安全性最好，而安全性是电池最基本的要求，只有在保证安全的情况下，才能谈电池的储能量。凡事都有两面，安全性最好的磷酸铁锂电池，在性能上却不是最好的。磷酸铁锂电池的比能量进一步提高在理论上存在困难，许多科学家在继续研究新的动力电池材料与结构，3~5年内磷酸铁锂电池比能量可望达到150Wh/kg以上，比价格达到1.5元/kg以下，这是电动汽车开始普及的基本条件。但是高比能量总是面临安全性的挑战，因此不能盲目地做大电池，电池容量越大，安全性就越差。不过，也不能排斥其他锂电池种类的发展，我们说的安全性是按百万分之几来统计的，只能说其他锂电池发生安全性的概率要比磷酸铁锂电池高一些，除了攒-理上的差异，电池的安全性还与生产工艺、电池管理系统等多方面有关。 锂电池和镍氢电池成为主要投资领域 2009年、2010年，国内在电池方面的投资将达到60.18亿元，这包括地方政府支持、国家科研项目拨款、企业投入以及风险投资等，这比以前的投资规模扩大了很多，其资金主要流向了镍氢电池和锂电池行业。2010年底，国内车用镍氢动力电池和锂离子动力电池的年生产能力将分别超过3.6亿瓦时和40亿瓦时以上，按每辆装30Kwh(约合A级轿车续驶里程200公里)电池计，2010年底可满足约15万辆电动汽车装车需求。2009年“十城千辆”示范车辆以混合动力公交车为主，2010年在向纯电驱动公交车转变，这样对车用动力电池的需求将提升。 3~5年内镍氢电池仍有市场 目前，用于电动汽车的电池主要有四种：铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池。现阶段燃料电池的实用性较低，暂不做考虑。混合动力汽车所用电池体系中惟一被实际验证并被商业化、规模化应用的就是镍氢电池，全球已拒-批量生产的混合动力汽车几乎全部采用镍氢动力电池。传统的铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池本身技术比较成熟，但作为汽车动力电池则存在较大的问题。目前，越来越多的汽车厂家选择锂电池作为新能源汽车的动力电池。对于动力电池的路线之争，业内普遍认为能量密度、衍-环寿命等性能占优的锂离子电池将成为发展趋势，而镍氢电池具有性能稳定、工艺成熟的优势，未来3~5年内仍将占有相当的市场份额。与其他类型的动力电池相比，锂离子电池具有多方面的优势：工作电压高；比能量高，体积小，重量轻；衍-环寿命长。 我国车用动力电池研发还存在三大问题。首先是制造的一致性问题，在制造工艺和设备上存在差距，制造标准还达不到一致性要求。其次是攒-材料的筛选问题，国内生产的攒-材料无法达到不同批次的一致性。第三是知识产权问题。虽然国内在磷酸铁锂电池的研究上已拒-取得了突破，但是国外在这方面拥有专利。 锰酸锂和磷酸铁锂电池应均衡发展 现阶段，行业对锰酸锂和磷酸铁锂电池有争议，我认为应该均衡发展，不能厚此薄彼。锰酸锂电池的优势在于掌握自主知识产权，比能量高，但是衍-环寿命没有磷酸铁锂电池长。而对于锰酸锂电池存在的安全性问题，我认为在这方面争论没有什么意思，锰酸锂电池的安全性可以通过提升电池系统的管理来解决。磷酸铁锂电池的优势就是安全性高，衍-环寿命长，但是它的比能量低，材料一致性相对较差。对于专利问题，我认为对电池体系的影响不
动力电池梯次利用简述 1. 概述 从电动汽车上退役的动力电池通常具有初始容量60-80%的剩余容量，并且具有一定的使用寿命，目前主要有两种可行的处理方法：其一是梯次利用，即将退役的动力电池用在储能等其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥剩余价值；其二是拆解回收，即将退役电池进行放电和拆解，提炼原材料，从而实现循环利用。 经过几年的研究探索和试点示范，我国动力电池梯级利用应用领域已集中在电力系统储能、通信基站备用电源、低速电动车以及小型分布式家庭储能、风光互补路灯、移动充电车、电动叉车等其他相关领域。 2. 政策 国家积极鼓励动力电池梯级利用，但是暂未建立起完善动力电池梯级利用政策体系。 《节能与新能源汽车产业发展规划(2012 —2020 年) 》，提出建立动力电池梯级利用管理体系。2016 年1 月，《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》发布，国家明确提出要鼓励先梯级利用后再生利用，并且支持企业开展梯级利用，不断技术开发和创新。2016年2 月份，工信部发布新能源汽车废旧动力蓄电池梯级利用行业规范条件和名单管理暂行办法。 2018年1 月出台的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》中明 确国家鼓励开展动力电池梯级利用，综合利用企业应符合《新能源汽车废旧动力 蓄电池综合利用行业规范条件》 (工业和信息化部公告2016 年第6 号)的规模、 装备和工艺等要求，鼓励采用先进适用的技术工艺及装备，开展梯次利用和再生 利用。梯次利用企业应遵循国家有关政策及标准等要求，按照汽车生产企业提供 的拆解技术信息，对废旧动力蓄电池进行分类重组利用，并对梯次利用电池产品 进行编码。梯次利用企业应回收梯次利用电池产品生产、检测、使用等过程中产 生的废旧动力蓄电池，集中贮存并移交至再生利用企业。再生利用企业应遵循国 家有关政策及标准等要求，按照汽车生产企业提供的拆解技术信息规范拆解，开 展再生利用。 2018年2 月发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》明确
锂电池梯次利用 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
背景 近年来，受益于政策、补贴，我国新能源汽车呈现快速增长，进而导致动力锂电池的需求量和报废量不断增长。统计数据显示，2015年中国锂电池总产量47.13Gwh，其中，动力电池产量16.9Gwh，占比36.07%；消费锂电池产量23.69Gwh，占比50.26%；储能锂电池产量1.73Gwh，占比3.67%。《报告》测算，到2020年动力锂电池的需求量将达到 125Gwh，报废量将达32.2Gwh，约50万吨；到2023年，报废量将达到101Gwh，约116万吨。 当前，电池金属材料资源的供需不平衡正逐渐显现。随着新能源车下游需求逐步明确，国内动力电池厂商2016-2017年纷纷扩大产能，尤其是三元电池的扩张，进一步提升了对钴的需求因此从废旧电池中回收再利用钴也越来越具有经济性。对企业而言，动力电池回收蕴藏着巨大的商机，经过回收处理，可以为电池生产商节约原材料成本。此外，动力电池回收还与政府建设低碳经济和环境友好型社会密切相关。 电动汽车的动力电池性能会随着充电次数的增加而衰减，当电池容量衰减至额定容量的80%以下时，动力电池就不适于应用在电动汽车上，这意味着其在电动汽车上的使用寿命终止。如果直接将电池淘汰，必将造成资源的严重浪费，同时也会导致环境污染。 国标GB/T34013-2017《电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》明确规定了电动汽车用动力蓄电池的单体、模块和标准箱尺寸规格要求。这一标准可有效解决此前存在于动力电池梯次利用中，动力电池由于尺寸不一难以匹配储能电站或家用储能设备结构的难题，也降低了动力电池的梯次回收利用的门槛。 国标GB/T34014-2017《汽车动力蓄电池编码规则》规定了动力电池编码基本原则、编码对象、代码结构和数据载体。该标准发布，可在动力电池生产管理、维护和溯源、电动汽车关键参数监控，特别是在动力电池回收利用环节，凭借可追溯性和唯一性，更加准确地确定动力电池回收的责任主体。 国标GB/T34015-2017《车用动力电池回收利用余能检测》。则规范了动力电池外观检查、极性检测、电压判别、充放电电流判别、余能测试等检测流程，为车用动力电池的余能检测提供评价依据，有助于提高废旧动力蓄电池余能检测的安全性和科学性。 随着新能源汽车保有量的增长，动力锂电池的梯次利用和回收成为一个必须面对的问题。在动力锂电池梯次利用和回收尚未发展成熟的情况下，运营模式就显得尤为重要，这关乎成本和盈利等企业切身利益。目前国内已有企业在动力锂电池的梯次利用和回收方面展开布局，运营模式也各有不同。 动力电池梯次利用的意义在于从电池原材料—电池—电池系统—汽车应用—二次利用—资源回收—电池原材料的电池全生命周期使用角度考虑，可以降低电池成本，避免环境污染。
电动化大趋势愈演愈烈,我国通过政策的引导和扶持,已经成为全球最大的新能源汽车市场。众所周知,新能源汽车的重要瓶颈在于电池的续航里程。在此背景下,国家出台了《促进汽车动力电池发展行动方案》、《节能与新能源汽车技术路线图》,鼓励高能量密度电池的使用,近期《外商投资产业指导目录(2017年修行)》政策提出解除纯电动汽车合资企业限制以及取消汽车电子和动力电池股比限制,这也是促进新能源汽车市场推广应用高能量密度电池的重要举措。基于政策倒逼和动力电池技术本身的进步,我们通过三元锂和固态锂电池的产品技术对标模型分析,对未来动力电池发展格局进行推演。 一、动力电池发展现状分析 目前,国内新能源汽车仍然在采用磷酸铁锂(BYD为主)和三元锂电池,车型续航里程基本上都能够达到300公里,但是电池系统平均能量密度水平仅为115Wh/Kg。而2017年3月份,国家工信部等四部委联合颁布《促进汽车动力电池发展行动方案》,指出到2020年,要求新型锂离子动力申池单体比能量超过300Wh/Kg;系统比能量力争达到260Wh/Kg。 数据显示,我国动力电池能量密度现状与目标值差距达126%,2020年达到目标值对磷酸铁锂电池来说太难了,但是对于以特斯拉为代表的三元锂电池则是完全可能的,其采用的动力电池性能好,BMS管理系统效率也高;此外,固态锂电池也可以将电池系统能量密度提升至260Wh/Kg水平。 1、三元锂和磷酸铁锂电池——当前的中流砥柱 当前,全球新能源车市场进入蓬勃发展的关键时期,主流汽车企业纷纷布局新能源汽车,锂电池产业链因此快速成熟将进一步推动新能源汽车的规模化应用。从全球角度看,典型车企配套车型主要采用日韩动力电池,以三元锂为主,续航里程基本都达到或超过350公里的水平。表格1全球主流动力电池配套情况
动力电池梯次利用的难 点与挑战 Hessen was revised in January 2021
动力电池梯次利用的难点与挑战 针对退役的动力电池，有两种可行的处理方法，一种是直接作为工业废品，进行报废和拆解，提炼其中的原材料，实现原材料的循环利用，这方面已经有一些国内的企业进行商业化运作；另一种方式，则考虑退役的动力电池，虽然已经不满足汽车的使用条件，但仍然拥有一定的余能，其寿命并未完全终止，可以用在其他领域作为电能的载体使用，从而充分发挥其剩余价值。 相对而言，梯次利用更能够发挥产品的最大价值，实现循环经济的利益最大化，是更为绿色和环保的做法。但梯次利用所面临的难题和挑战也非常的多，如果不能有效解决，就不能实现真正的产业化。 1. 电池拆解 动力电池退役时，是整个pack从车上拆解下来的。不同的车型有不同的电池pack设计，其内外部结构设计，模组连接方式，工艺技术各不相同，意味着不可能用一套拆解流水线适合所有的电池pack和内部模组。那么，在电池拆解方面，就需要进行柔性化的配置，将拆解流水线进行分段细化，针对不同的电池pack，在制定拆解操作流程时，要尽可能复用现有流水线的工段和工序，以提高作业效率，降低重复投资。 在拆解作业时，不可能完全实现自动化，必然存在大量的人工作业，而pack本身是高能量载体，如果操作不当，可能会发生短路、漏液等各种安全问题，进而可能造成起火或爆炸，导致人员伤亡和财产损失。因此，采取什么样的措施和方法，确保电池拆解过程中的安全作业，是梯次利用的一个重点。 2. 剩余寿命预测 这里分两种情况考虑，一种是动力电池在服役期间，其相关运行数据有完整记录，那么当梯次利用的厂家拿到这些数据之后，结合电池的出厂数据，可以建立电池模组的简单寿命模型，能够大致估算出，在特定运行条件下电池模组的剩余寿命(根据所设定的终止条件)。 另一种情况就恶劣的多了，动力电池的使用情况并无数据记录，仅有出厂时的原始数据(如标称容量、电压、额定循环寿命等)，使用过程未知，当前状态未知。当梯次利用的厂家拿到电池后，如何判断其健康状态和剩余寿命呢这就需要对每个模组进行测试，先明确其当前的健康状态，然后要根据测试数据和出厂时的原始数据，建立一个对应关系，根据不同的材料体系，大致估算其潜藏的剩余价值。 第二种情况，梯次利用的成本会提高很多，测试设备、测试费用、测试时间、分析建模等，都会增加不少的成本，导致梯次利用的经济价值降低。基于有限的数据，对剩余寿命的预测也是不准确的，这无疑又会增加梯次利用产品的品质风险，使得产品的生命周期成本较高。所以，如何做到快速无损的检测，是该种情况下梯次利用的关键所在。 3. 系统集成技术 梯次利用，最合理的应该是拆解到模组级，而不是电芯级，因为电芯之间的连接通常都是激光焊接或其他刚性连接工艺，要做到无损拆解，难度极大，考虑成本和收益，得不偿失。
废旧动力电池梯次利用典型场景与推广应用难点分析 在我国政府的大力推广下，中国已经多年蝉联全球最大的新能源汽车市场，同时也是新能源动力电池最大的生产国家。根据中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会研究部发布的报告显示，2019年我国动力电池装机量约62.2GWh，同比增长9.3%。随着新能源车推广普及的程度逐步加大，未来的动力电池将面临大规模退役的问题。2020年，最早推广的一批新能源车型即将退役，预计今年的退役规模将达到25GWh（约20万吨）。如何利用好、管理好此等规模的废旧动力电池，值得全社会共同思考。 1、废旧动力电池回收利用阶段划分 当动力电池不能完全满足车用需求时，可以应用于其他场景，继续发挥其功能，做到资源利用的最大化。根据电池性能衰退程度，可将回收利用大体分为四个阶段，从第一阶段向下级延伸，直至完全不能满足各场景的使用要求后，进入第四阶段，即再生利用环节。 第一阶段的电池可应用于对放电功率要求稍低的低速电动车、电动三轮车等移动、复杂工况场景；第二阶段的电池可应用于电网等对电池性能要求较低的储能场景；第三阶段的电池主要为低端储能场景，如家庭储能、充电宝等；第四阶段的电池将被再生利用，回收金属元素。 前三个阶段的动力电池为梯次利用环节，能否提升梯次利用的经济性，是提升电池全生命周期价值的重中之重。 2、梯次利用电池的处理流程 首先判定其是否可整包应用，如性能良好，并能满足相应场景要求，则整包进入梯次利用环节。如不能整包利用，则拆解模组，分选出性能良好的模组，对其进行重组后进入使用环节。对不能满足要求的模组进一步拆分到单体，挑选能够梯次利用的单体进行二次重组。 3、典型梯次利用场景及其工况要求 梯次利用场景多种多样，每种场景都有与之相对应的使用要求。本文将针对典型应用场景进行重点研究，并分析废旧动力电池在各场景下的梯次利用难易程
动力电池技术分析及应用领域 电动化大趋势愈演愈烈，我国通过政策的引导和扶持，已经成为全球最大的新能源汽车市场。众所周知，新能源汽车的重要瓶颈在于电池的续航里程。在此背景下，国家出台了《促进汽车动力电池发展行动方案》、《节能与新能源汽车技术路线图》，鼓励高能量密度电池的使用，近期《外商投资产业指导目录（2017年修行）》政策提出解除纯电动汽车合资企业限制以及取消汽车电子和动力电池股比限制，这也是促进新能源汽车市场推广应用高能量密度电池的重要举措。 电池是一门非常深的学科，因为这东西从发明起便在我们的生活中有着非常非常广泛的应用，比如3C、比如储能。 动力电池是指具有较大电能容量和输出功率，可配置电动自行车、电动汽车、电动设备及工具驱动电源的电池，通常也包括军事（潜艇，高级智能机器人等）及企事业单位使用的蓄能设备通讯指挥系统的常备电源等。随着新兴的电动自行车、电动汽车的开发和商业化生产、新型潜艇及无人水下航行器（UUV）的发展，使得社会对新型绿色动力电池的需求大幅度增加。当前国际上，应用得最为广泛的动力电池主要包括铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池、燃料电池、太阳能电池。这些动力电池各具优势，已经广泛应用于不同的领域 动力电池的类型及性能铅酸蓄电池铅酸蓄电池是1859年由普兰特（R.G..Plante）发明，是最早得到应用的蓄电池。Plante电池使用两块铅板作为电极，置于硫酸溶液中进行电解，通过不断变化电解的电流方向，使铅板的蓄电容量逐渐增加，但电池比能很低。 传统的铅酸蓄电池有两个主要缺点：一是在使用寿命期间，需不断加水维护；二是由于富液有漏酸危险不能任意方向放置。经过不断研究，20世纪中期，发明了胶体电解质技术和免维护密封技术：1955年德国阳光公司首次把凝胶电解质技术用于铅酸电池并投放市场。20世纪60年代中期该公司开发出Dryfit实用胶体电解质密封铅酸蓄电池系列。1968年Desai提交了第一篇描述气体密封式铅酸蓄电池的专利，1974年正式发表。1972年美国Gates公司的D.H McLelland和J.L.Devitt发明了吸附式超细玻璃纤维隔板（AGM），从实
锂电池三大技术路线的发展历史回顾 从当前锂电池正极材料行业的发展趋势来看，正在经历从消费电子的钴酸锂正极材料向动力型锂电池演变的过程中，从材料的角度来看是一条“去钴化”路线图。当前动力型锂电正极材料呈现锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂三大技术路线上演“三国演义”的竞争格局，各自拥有自己的支持企业群落和技术研发生态体系。 锂电池正极材料行业发展概况 2011年锂电池产业延续增长趋势 2011年全球锂电池产业规模维持增长态势。尽管2011年宏观经济下行的大背景下，全球锂电池市场仍旧延续了增长的趋势，根据赛迪顾问的统计数据，2011年全球锂离子电池市场规模达到153亿美元，同比增长29.7%，全球锂离子电池产量达到46.4亿颗，同比增长22.8%，从过去四年的趋势来看，整个锂电池行业2008年后增长趋势较为稳定。 2011年中国锂电池市场规模增速高于全球增速。根据赛迪顾问公司的数据，2011年中国锂电池行业市场规模达到了397亿元人民币，同比增长43%，全年锂电池产量达到29.7亿颗，同比增长28.6%。从过去四年的数据来看，中国锂电池行业增速高于全球约10~13个百分点，呈现出快速增长的势头，与锂电池产能向国内转移的行业背景相符。 锰酸锂和磷酸铁锂材料占比显著提升 从正极材料市场的增速来看，2011年中国锂电池正极材料销量同比增长33%，高于全球29%的行业增速水平。 从正极材料产品结构来看，锰酸锂和磷酸铁锂等动力型正极材料占比显著提升。2008年，国内磷酸铁锂材料销量占比仅为，1.8%，2011年则上升到6.01%的水平。锰酸锂材料占比提升更快，从2008年的6.92%快速提升到2011年12.61%。从整个正极材料产品比例格局来看，锰酸锂和磷酸铁锂等动力型正极材料快速增长正大幅压缩钴酸锂正极材料的市场占比。 技术圈地、应用拉动：正极材料“三国演义”格局 从当前锂电池正极材料行业的发展趋势来看，正在经历从消费电子的钴酸锂正极材料向动力型锂电池演变的过程中，从材料的角度来看是一条“去钴化”路线图。当前动力型锂电正极材料呈现锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂三大技术路线上演“三国演义”的竞争格局，各自拥有自己的支持企业群落和技术研发生态体系。 三大技术路线的发展历史回顾 镍钴锰三元材料——调节材料配比使得应用领域横跨高能量密度型消费锂电和动力锂电。镍钴锰三元材料的发展历程大约经历了三个阶段：
动力电池梯次利用简述 1、概述 从电动汽车上退役的动力电池通常具有初始容量60-80%的剩余容量,并且具有一定的使用寿命,目前主要有两种可行的处理方法:其一就是梯次利用,即将退役的动力电池用在储能等其她领域作为电能的载体使用,从而充分发挥剩余价值;其二就是拆解回收,即将退役电池进行放电与拆解,提炼原材料,从而实现循环利用。 经过几年的研究探索与试点示范,我国动力电池梯级利用应用领域已集中在电力系统储能、通信基站备用电源、低速电动车以及小型分布式家庭储能、风光互补路灯、移动充电车、电动叉车等其她相关领域。 2、政策 国家积极鼓励动力电池梯级利用,但就是暂未建立起完善动力电池梯级利用政策体系。 《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》,提出建立动力电池梯级利用管理体系。2016年1月,《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策》发布,国家明确提出要鼓励先梯级利用后再生利用,并且支持企业开展梯级利用,不断技术开发与创新。2016年2月份,工信部发布新能源汽车废旧动力蓄电池梯级利用行业规范条件与名单管理暂行办法。 2018年1月出台的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》中明确国家鼓励开展动力电池梯级利用,综合利用企业应符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》(工业与信息化部公告2016年第6号)的规模、装备与工艺等要求,鼓励采用先进适用的技术工艺及装备,开展梯次利用与再生利用。梯次利用企业应遵循国家有关政策及标准等要求,按照汽车生产企业提供的拆解技术信息,对废旧动力蓄电池进行分类重组利用,并对梯次利用电池产品进行编码。梯次利用企业应回收梯次利用电池产品生产、检测、使用等过程中产生的废旧动力蓄电池,集中贮存并移交至再生利用企业。再生利用企业应遵循国家有关政策及标准等要求,按照汽车生产企业提供的拆解技术信息规范拆解,开展再生利用。 2018年2月发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点实施方案》明确
动力电池梯次利用技术：难点及解决方案 从技术角度来看，梯次利用技术的核心要求是保证目标产品的品质和安全。具体而言，一是来料的品质安全控制，二是目标产品的生产过程控制，还有目标产品的控制和设计。 如何控制退役电池的品质和安全？我认为，首先要建立大数据追溯系统平台。该平台包括三套系统，分别是电芯研发生产数据系统、电池包研发生产数据系统、电池包车载运行监控数据系统。三套系统对退役电池进行系统分析，以此获得能否进入梯次利用市场的大数据，数据包括设计信息、性能数据安全、来料检测等。 电芯研发生产数据系统包括初步检测数据和深层过程控制数据。在初步检测数据方面，每一个电芯都有唯一代码，通过代码可以找到初始的设计信息和生产信息。模组信息包括所有的梯次列表，从这里能够查出电芯在装配过程中具备哪些参数。 与此同时，电池包车载运行监控数据系统也至关重要，监控电池包在实际使用过程中的数据及运行状态。这些数据，除了帮助电池企业做好监控预警之外，对企业能否开展梯次利用业务非常有意义。 除了建立三套系统之外，对于梯次利用技术来讲，还有检测技术要求。宁德时代针对退役电池包进行健康指数评价，包括电芯评估、电池包电性能检测、电池包的可靠性检测、电池包/模组外观检测。 通常情况下，电芯的性能评估分为寿命评估、安全性评估和可靠性评估，包括电池包的可靠性、电池包连接件可靠性以及管理系统硬件的可靠性等。电池包电性能检测能够排除安全隐患。此外，直流内阻的变化、电压差的变化以及电池包外形的变化等，都在健康指数的评估内容中。其中，从电池包的外形来看，在车载过程中难免会发生意外，比如车祸、内涝，都会引起一系列外部构件的变化，因此电池包外形变化也需要评估。 对于新的检测技术来说，主要是排除安全隐患。从电池角度来看，电池处于什么状态最危险，如何在不需要打开电池的情况下检测是否产生锂枝晶的沉积？宁德时代开发了一项检测技术，通过对电池的负反应来判定它是否产生了锂枝晶的沉积。如果电池包退役后，企业无法判断电池是否经历了恶劣环境，或者在某充电情况下已经超出可承受的范围，这时就有可能把安全隐患留给下一阶段。所以，这项检测技术首先要确保安全隐患不会遗留到下一阶段。 值得注意的是，包括塑胶件、正负极保护盖、模组机械连接件、线束隔离板、绝缘膜等都需要评估。这些零部件如果不进行评估，那么它们经历了环境冲击、车载振动等情况，则将带来不可预测的结果。所以，在筛选梯次利用产品时，企业需要格外谨慎。
世界新能源汽车技术路线图 由于石油储量日趋紧缺和燃油车辆有害排放物成为城市空气的主要污染源,发展清洁、高效、可持续发展的新能源汽车技术，开发汽车清洁代用燃料，并实现产业化，成为当前世界汽车产业发展的最大焦点。 广义上来讲，用比较清洁替的代燃料和电能为发动机提供动力的汽车均可称为新能源汽车。按能源动力类型划分，主要可分为两大类：一类被统称为电动汽车，包括蓄电池电动汽车或称纯电动汽车（BEV）、混合动力汽车（HEV）和燃料电池汽车（FCEV）；一类是以天然气和液化石油气、醇类、醚类、植物油等为燃料的各类代用燃料汽车。按汽车构造和启动原理方面划分，主要可分为热机型动力系统、热机——电力混合动力系统和电力型动力系统三种。 1 总体发展综述 1.1跨国公司期待新能源汽车突破 2008年是全球汽车市场面临严峻考验的一年，席卷全球的金融危机使得全球经济陷入衰退，实体经济受到牵连、消费不振，导致汽车产业深陷困境。不仅美国、西欧、日本这样的成熟市场汽车销量大幅下滑，即使是中国、印度、俄罗斯等近几年持续高速增长的市场，也深受打击。2009年初，在密歇根州底特律市开幕的世界三大车展之一的北美国际汽车展上，众多跨国公司推出的新能源汽车成为车展的展示舞台，期待以此来提振行业。 在美国，推动新能源汽车发展是奥巴马政府能源政策的重要组成部分。美国政府在2009年4月宣布购买1.76万辆美国三大汽车厂商制造的、包括新能源汽车在内的节能车辆。按照政府规划，到2015年，美国要有100万辆充电式混合动力车上路。为鼓励消费，政府规定，购买充电式混合动力车的车主可享受7500美元的税收抵扣。此外，政府还投入4亿美元支持充电站等基础设施建设，并设立20亿美元政府资助项目以扶持新一代电动汽车所需的电池组及其部件的研发。美国汽车厂商和一些科研机构也在采取行动，争取在新能源汽车及其电池组的研发和生产方面有所突破。通用汽车公司生产的充电式混合动力车Volt计划于明年上市。美国能源部下属的国家实验室以及电池制造业联盟设立了研发和制造中心，为充电式混合动力车提供高性能的锂电池组。汽车城底特律所在的密歇根州，正在通过税收优惠等手段吸引电池厂商前来落户。4月份道氏化学、韩国LG等4家电池制造商宣布在密歇根州总额达17亿美元的投资计划，相应获得了总额5.4亿美元的税收优惠。
学习任务高压安全操作 【学习目标】 1.了解电动汽车的高压保护措施。 2.能够正确识别电动汽车高压部件 3.能够正确地使用高压检测工具。 4.掌握基本维修操作规程。 5.掌握对高压部分进行绝缘检查和互锁检查的方法。 【任务目标】 客户委托：按照正确的操作规程对车辆进行检查 一辆纯电动汽车仪表盘高压系统故障警告灯点亮，车辆不能行驶。作为一名维修 技术人员要对此车进行维修，请按照正确的操作规程对车辆进行检查。 【知识准备】 一、车辆的电气防护 在电动汽车上存在高压电，为了保证驾驶和维修安全，必须进行必要的电气防护。防护的措施主要有：高压正极和高压负极使用各自单独的高压线；系统带有等电位线，用于引开接触电压；插头和连接均有接触保护；动力电池上有可控的高压正极触点和 高压负极触点；动力电池上安装有维修开关，在拔下维修开关后高电压断电或电压下降；采用电绝缘式DC/DC转换器；高压部件内的中间电容器会进行放电；高压元件上 有互锁安全线；高压元件采用绝缘监控；在识别出碰撞时，动力电池上的高压触点就 会断开。 1.高压电气网络防护 对于电动汽车的高压部分，电气网络结构就决定了从供电器（比如动力电池）到 用电器（比如电机）的电能传输路径。图1-10所示为一般的电气网络结构类型。电气网络的结构说明见表1-2。
TN网络系统TT网络系统1T网络系统 图1-10—般的电气网络结构类型 表1-2电气网络的结构说明 当前行驶状态是什么，高压系统都会立即被断电，图1-11所示说明了这种情况。 车辆中所用的高压网络就是一种IT网络系统，如图1-12所示。对于IT网络系统，由于高压电有单独的回路，与壳体绝缘，所以就不会有电流经车身，而是流向动力电 池负极。IT网络系统的优点是如果从正极到壳体的导线出现故障，IT网络系统不会被断电。 图1-11TN网络系统和TT网络系统图1-12IT网络系统 IT网络系统出现等电位连接故障，如图1-13所示。第一个故障在车上出现时， 系统仍能工作，有报警信息。第二个故障出现时动力电池管理系统（BMS，Battery Man-agement System)会将高压系统切断（断电），同时系统内会短路，功率电子