如何从电动汽车退役锂电池中快速筛选出工况良

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

如何从电动汽车退役锂电池中快速筛选出工况良好的电池？

2021-11-11 10:57 来源:电气技术

原标题：如何从电动汽车退役锂电池中快速筛选出工况良好的电池？

如何从电动汽车退役锂电池中快速筛选出工况良好的电池？

一致性分选是退役电池梯次利用的关键技术之一。国网汉中供电公司、上海电力大学、国网陕西省电力公司、国网陕西省电力公司电力科学研究院的研究人员李程、马霖睿、陈郭力、杨建新、王博，在2021年第6期《电气技术》上撰文，以15A•h退役磷酸铁锂单体电池为研究对象，通过外部特征分析、容量测试、脉冲充放电测试来研究电池的内部及外部性质。

研究结果表明，退役锂离子电池分选的第一步，可通过外观检查进行初步的快速筛选。对于退役电池实际容量的标定，按标称容量的80%来定义充放电电流I3，得到的退役电池实际容量更准确。脉冲放电电压是判断电池一致性的一个重要指标，可作为锂电池快速分选的特征指标。最后选出了电池健康度（SOH）在80%以上、脉冲放电电压在2.7V以上的电池作为工况良好的电池。

近年来，电池技术的发展和环保意识的增强推动了电动汽车市场的不断扩大，我国电动汽车的保有量快速增加。2018年和2019年，我国的电动车净增长量分别为107万辆和120万辆，2019年年底保有量达381万辆，相比18年增幅达47%，其中纯电动汽车占81.2 %。电池是电动汽车的关键部件，也是相关技术中最难的部分，电动汽车电池的价格通常会到达整车价格的一半左右。

随着电动汽车使用时间的增加，电池反复充放电，其性能不断下降。电池容量的下降直接影响电动车的续航能力，导致充电更加频繁。当电动汽车行驶一定的里程数并多次充电后，电池容量、电压将会显著降低。一般情况下，为保证车辆使用时的安全性和续航能力，当电池的容量下降至标称容量的70%～80%时，认为其不适合再继续作为电动汽车电池使用，但仍有较大的利用价值，可以应用于其他方面。

现有的电池回收处理方式一般分为以下几类：将已经产生物理损坏如鼓包或漏液的电池归入报废电池类；未有外观明显损坏的电池转送给专门进行电池循环生产的厂家，经过容量标定，电池剩余容量在80%以上的归入梯次利用第一类，可用于可携带移动电源、电池更换、智能电网和电力储能，剩余容量在40%～80%之间的归入第二类梯次利用，可用于要求不是很高的场景，如生活照明、做备用电池等。

随着早期电动车逐渐退役，我国退役电池回收梯次利用的关注度和市场都在逐渐扩大，预计到2025年，退役电池的总容量将达到93GW•h，市场规模将达到300亿，全球二次利用电池容量将达到26GW•h。

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目前，国内外在退役电池再利用方面的研究有助于搞清楚如何从退役电池中获益，如电池容量衰减如何影响电池内阻的变化，电池的再利用是否需要对电池进行拆解或者形成电池组，在不同的应用场景下使用效果如何，什么样的应用模式才能最大限度地发挥电池的经济效益，来降低电动汽车电池的使用成本，并实现资源最大程度的循环利用。

通过动力电池的梯次利用，可以减少环境污染，同时避免浪费，兼具经济、环保等综合效益。国内已经有电池厂商开始进入电池梯次利用行业，建立了一些退役电池储电站，并开展相应的研究。

将退役电池直接回收利用是非常不合理的。每个退役电池的一致性很差，即使同一个电池组退役下来的电池，实际情况也有很大差距。如果不进行合理筛选，情况最差的电芯会影响整个电池组的工作效率，也会减少其二次使用的寿命，同时如果将工况很差的电池用在需要大电流充放电的情形下，会造成严重的安全隐患。考虑到经济性和安全性等方面，对退役电池进行容量筛选是非常有必要的。

目前针对退役电池的研究主要在于其容量衰退理论机理，研究人员发现电池组装后产生的不平衡电流是导致电池容量迅速衰减的主要因素。而对于退役电池快速筛选标准的研究相对较少，有研究人员针对退役电池的荷电状态（state of charge, SOC）进行估算，主要方法有开路电压法、DV曲线法、容量增量（IC）曲线法等。对于退役电池的筛选，效率是关键因素，Y. Jiang等提出了容量增量（IC）峰值，对退役电池进行筛选，可以快速筛选出容量相近的退役电池。