新能源汽车动力蓄电池梯次利用行业发展情况分析

张 廷，李龙辉，陈 平

（中国汽车技术研究中心有限公司，天津 300300）

经过20余年的发展，我国新能源汽车实现从科研、产业化到市场推广的“三级”转变[1]。截至2018年底，我国新能源汽车累计产量已突破300万辆，成为全球最大的新能源汽车市场。新能源汽车发展进入快车道，带动了对动力蓄电池的强劲需求，我国新能源汽车动力蓄电池累计配套量已超过131 GW·h（约90万t），产业规模位居世界第一。随之而来，新能源汽车退役动力蓄电池回收利用问题日益紧迫，动力蓄电池大量退役后，如未经妥善处置将带来安全、环境问题，并浪费资源。

我国政府高度重视动力蓄电池回收利用，并在已发布的多项管理政策中明确表示在保证安全可控的前提下，鼓励按照先梯次利用后再生利用原则对废旧动力蓄电池开展多层次、多用途合理利用。目前，行业普遍认为当动力蓄电池容量衰减至额定容量的80%时，将不再满足作为新能源车辆动力蓄电池使用，需要从车辆上完成退役。然而，其车载寿命阶段仅占据了动力蓄电池全生命周期的1/3左右。退役动力蓄电池开展梯次利用一方面是国家政策所鼓励采取的方式，另一方面也有助于发掘退役动力蓄电池最大化剩余价值，延长使用寿命，减少资源浪费[2]。

随着新能源汽车使用年限的增加，退役动力蓄电池退役量逐年增加，并将迎来大规模退役期。相关行业研究机构综合考虑新能源汽车历年产量、未来预测产量、电池质保年限及车辆运行工况等因素，对新能源汽车动力蓄电池退役量进行预测。预计至2020年，我国退役电池累计约为25 GW·h（约20万t），退役电池累计梯次利用量约14 GW·h（约14万t）；至2025年，累计退役量约为116 GW·h（约78万t），退役电池累计梯次利用量约65 GW·h（约55万t）[3]。

1 梯次利用产业现状分析

1.1 行业发展概述

当前，动力蓄电池退役量较少，梯次利用大部分处于试验示范阶段，主要集中在备电、储能、低速车等领域。由于梯次利用企业大多处于技术研发和积累阶段，对人才和技术需求较高，其主要集中在人才、资金和技术较为聚集的京津冀、长三角及珠三角等地区一线城市和部分基础较好的中小城市。随着动力蓄电池退役潮的到来，各相关企业已在动力蓄电池梯次利用领域加快布局，开展了梯次利用产品的研究与应用，并探索动力蓄电池梯次应用的安全性与经济性。

经过多年发展，我国梯次利用产业正处于由示范工程向商业化转变的过渡阶段。在通信基站备电、电网储能、低速车等领域，梯次利用已开始实用化。基站备电场景应用主要是将梯次利用电池应用在通信基站备用电源系统，在停止供电的情况下为基站用电设备供电。电网储能场景应用主要是实现发电侧储能的负荷调节、提高新能源消纳等，输配电储能的电能质量提高、线路损耗降低等，以及用户侧分布储能的削峰填谷、负荷转移等。低速车场景主要是在微型电动车、电动自行车等低速车上，替代原用的铅酸电池，减轻装载电池重量，提升电池循环使用寿命等，主要使用领域包括外卖、物流、环卫等。

1.2 储能领域梯次利用发展现状

我国新能源汽车动力蓄电池梯次利用在示范研究阶段，主要在储能领域探索。当前，我国储能领域正在调整能源结构，向清洁能源、新能源转变，为梯次利用电池产品进军储能领域创造了机遇。

国家电网在北京大兴建设了100 kW·h梯次利用锰酸锂电池储能系统示范工程，用于稳定节点电压，并在电网失电情况下通过移动储能电站支持用户离网运行；在郑州建设由退役电池储能系统与多晶硅光伏发电系统、风力发电系统、退役电池储能双向变流器组成的风光储微电网系统；在张北建设了1 MW·h梯次利用磷酸铁锂电池储能系统示范工程，用于接纳可再生能源发电和调频等[4]。同时，研究组建了退役电池分选评估技术平台，制定了电池配组技术规范，研制了高效可靠的电池管理系统。比亚迪深圳市龙岗区宝龙比亚迪工业园区建立全球首个兆瓦级退役电池梯次利用示范电站，具备调节用电峰谷、平滑光伏发电、提高电网利用率的作用。长沙雨花环保工业园区示范电站正在建设实施。北京匠芯研发梯次利用风光储能系统，生产的梯次利用产品达14 MW·h。北京普莱德与国家电网、北汽合作实施了储能电站项目、集装箱式储能项目及青海风光储能项目等，累计梯次利用量约75 MW·h。江苏南京江北储能电站破土动工，这是我国首个也是全球最大规模新能源汽车动力电池梯次利用的电网侧储能电站，共利用“旧电池”总容量为7.5万kW·h。

1.3 备电领域梯次利用发展现状

2018年7月，工业和信息化部等七部委组织开展新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作，在中国铁塔股份有限公司开展梯次利用示范工程。中国铁塔公司于2015年开始，陆续在12个省市3 000多个基站开展梯次利用电池替换铅酸电池试验，充分验证了梯次利用安全性和技术经济性可行。2018年，中国铁塔公司已停止采购铅酸电池，从深圳比亚迪等20个企业采购梯次利用电池。据铁塔公示，截至2018年底，已在全国31个省市约12万个基站使用梯次电池约1.5 GW·h，替代铅酸电池约4.5万t，成为全国梯次利用行业的领头者。据中国铁塔公司测算，其在网蓄电池总数为240万组，总容量为22 GW·h，如全部以梯次利用电池替代，预计可消纳退役电池超过25万t。

同时，中国铁塔公司与电池生产、汽车生产及综合利用企业合作，组织成立行业联盟，共建回收利用体系，并在备电、储能及对外发电应用场景加强业务拓展。

1.4 低速车领域梯次利用发展现状

继储能、基站备电等使用场景后，低速车成为梯次利用主流发展领域之一，当前已在多种车型进行探索使用。

星恒电源为我国早期探索退役动力蓄电池梯次利用于低速车领域的企业之一，当前已实现了对自产电芯的梯次利用创新研究，至2017年底星恒累计实现了对17.68万支电芯的修复，梯次利用电池产品主要应用于电动自行车、电动三轮车及低速四轮车等轻型车领域的售后市场，用于替换原有的铅酸电池及故障锂电池。杭州市易源科技有限公司自2018年起运用退役的磷酸铁锂电池模组，开发用于快递三轮车，并与国内物流快递系统智慧物流运营平台浙江天邮达成战略合作，在全国范围内开展新能源快递物流电动车及配套梯次电池产品的批量投放。中天鸿锂为目前在低速车领域开展梯次利用的典型企业，旗下的“中天动力”品牌采用互联网共享租赁的模式，将动力蓄电池梯次利用模块以租赁的模式应用于顺丰京东等物流企业的快递物流车、美团、饿了么等外卖送餐车，在全国30多个城市设置梯次产品客服中心、换电站。宇通环卫与傲蓝得环保科技两家公司合作将旗下使用的环卫三轮洒水车、三轮扫街车和四轮垃圾装载车等低压电动车辆车辆，装配梯次利用电池产品取代现有铅酸电池，现已有200台车辆已投入郑州市内的环卫示范运营。

2 梯次利用技术现状分析

退役动力蓄电池在剩余寿命、一致性、安全性等方面已发生较大变化，对梯次利用于其他领域构成挑战[5]。为加快推进动力蓄电池梯次利用的产业化发展，行业加大对梯次利用技术的研究及应用。

目前，梯次利用主要存在检测重组和修复两种技术路线，并以检测重组为主。检测重组技术路线的代表性企业包括深圳比亚迪、北京匠芯、中国铁塔公司等。深圳比亚迪等企业对退役电池从包组、模块到单体级别逐一检测，以单体为单位进行重组，重组率达到70%～80%。北京匠芯正在建设基于大数据的动力蓄电池包（组）评估系统，可进行退役电池残余寿命、应用场景等评估，并探索退役电池系统集成等技术。中国铁塔公司牵头行业突破了电池成组、容量综合评估等一批梯次利用关键技术。此外，另有部分企业在退役电池修复技术方面进行了积极探索，以星恒电源、北京国能为代表。星恒电源回收本企业的退役电池，修复单体正负极表面的SEI膜并适当补充电解液，修复后的单体可梯次利用于低速电动车辆等领域，修复后的电芯容量可至少达新电芯的80%。

3 梯次利用发展存在的问题及建议

3.1 梯次利用发展存在问题分析

3.1.1 技术层面

生态设计、生产控制及信息共享等问题一定程度制约了梯次利用产业的发展。设计生产方面，电池生产企业在设计环节已经限制使用有害物质，但是绿色选材、标准化及通用性设计、易拆解结构设计以及易梯次利用设计等方面还有不足。动力蓄电池有130多种规格，种类多、连接性及互换性差，行业还存在产品合格率低、一致性差等问题。技术信息支持方面，电池及汽车生产企业正在提供拆卸、拆解等技术信息支持，但在通信协议、历史数据等关键资源分享方面还没有形成机制。梯次利用还存在效率偏低，与梯次利用电池安全性、可靠性以及经济性关系密切的电池剩余寿命及一致性评估等技术还不成熟等问题。

3.1.2 管理层面

目前已发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用规范条件》等管理政策已对梯次利用提出了部分要求，但仍然缺乏针对梯次利用企业准入及梯次利用电池产品管理的相关制度。同时，目前退役动力蓄电池数量较少，而企业在技术、设备研发等方面投入较大，但当前缺乏行之有效的激励措施。此外，梯次利用电池产品标识、安全使用、残值评估规范等系列标准缺失，在一定程度上制约了梯次利用行业的发展。

3.1.3 市场发展层面

未来梯次利用情景广阔，很多企业看好梯次利用市场，纷纷加快产业投资布局，从基站备电、电网储能、低速动力、UPS电源及充电宝等众多方向进行探索与实践，由此导致梯次利用电池产品向不同行业领域扩散，但难以有效保障产品性能、安全等水平。部分“小作坊”式企业对退役电池非法拆解、重组，作为“梯次利用产品”进行销售，存在较大安全、环保隐患，严重扰乱市场，使得部分市场主体对梯次产品缺乏信任。

3.2 未来发展建议

新能源汽车动力蓄电池梯次利用是推动我国新能源汽车产业可持续发展的重要途径，为规范梯次利用产业发展，未来还需深化政策引导、技术突破、商业模式创新等。一是研究制定梯次利用企业准入与梯次利用电池产品管理制度，制定奖惩措施，适时开展梯次利用电池产品认定和标识工作，发布梯次利用企业及产品名单，营造规范回收、生产及销售的有序市场环境。

二是以企业为主体，加强产学研合作，推动动力蓄电池生态设计、退役判定及检测、梯次利用电池残余价值评估、电池自动化拆解及材料分选等共性技术攻关和关键设备研发。融合物联网、大数据等新兴技术，提高动力蓄电池回收利用的质量和效率。同时，加强全方位的国际交流合作，鼓励先进技术和优势资源的输出和引进。

三是产业链上下游加强协作，探索动力蓄电池梯次利用创新商业模式，如“以租代售”“固定车型电池定价”合作模式等。同时，加强大数据、物联网等信息化技术在动力蓄电池回收利用中的应用，由产业联盟、第三方服务机构组织建设商业化服务平台，构建第三方评估体系，形成线上线下动力蓄电池残值交易技术规范，完善电池残值评估和定价机制。