新能源汽车动力电池回收和梯次利用策略研究

关键词：新能源汽车；动力电池；电池回收；梯次利用

中图分类号：TM912.9 文献标识码：A

0引言

根据中国汽车技术研究中心报告，2020年首批新能源电动汽车电池已进入报废期，预计到2025年，电动汽车电池总量约达78万吨[1]。退役电池若未经妥善处理，将对公共安全和环境造成潜在威胁，同时也会浪费宝贵的资源。因此，对电动汽车电池的综合利用显得至关重要。有效的电池回收、再利用和循环利用可以减少资源浪费，降低新能源电动汽车生命周期成本，同时还能减少对环境的负面影响。

1新能源汽车动力电池回收和梯次利用现状分析

新能源电动汽车电池的综合利用是指对其进行多层次、多用途的合理利用过程，这个过程涵盖了电池回收、梯次利用、资源再生利用以及原材料回收利用等多个方面，旨在充分利用电池的资源和价值[2]。回收再生和梯次利用是退役动力电池常见的处理方式。回收再生可分为湿法回收、火法回收和直接再生回收技术等。与梯次利用相比，回收再生无法对电池进行多层次利用。目前，梯次应用的领域主要包括：充电站储能、通信基站、备用电源和家庭储能等，目的是对电池的剩余价值进行挖掘和多次利用。动力电池回收主要涉及到电池的拆卸、分类、检测和再利用等关键步骤。在拆卸过程中，需要确保电池安全地从车辆中移除，并对电池进行分类。随后，通过专业设备对电池的性能进行检测，评估其剩余容量和健康状况，从而确定最佳的再利用途径。梯次利用是一种高效的方式，特别是在动力电池容量衰减到一定程度后。通常情况下，当动力电池容量衰减至80%以下时，虽然无法满足汽车的动力需求，但仍然可以在备电、储能等领域进行梯次利用[3]。

随着新能源汽车产量的增长，废旧动力电池处理问题日益凸显。国内外研究机构和企业正在不断探索动力电池回收技术和梯次利用途径，包括回收再制造、二次利用和能量回收等。动力电池的梯次利用还面临一些技术和经济挑战。技术上，需要开发更为高效的电池性能评估方法和安全管理系统，以确保退役电池在新的应用场景中能够安全稳定地运行。经济上，梯次利用的成本效益分析是必不可少的，涉及到电池的运输、改造和维护成本。然而，目前仍面临着技术不成熟、成本高昂和政策法规不完善等挑战。

2新能源汽车动力电池回收和梯次利用存在的问题

2.1政策法规

政策在推动新能源汽车动力电池回收方面扮演着至关重要的角色。政府发布的相关文件和法规为电动汽车电池回收和梯次利用行业的发展奠了基础。工业和信息化部发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》和其他相关文件明确了管理机制和试点实施方案，推动了动力电池回收和梯次利用领域的发展。这些政策内容涵盖了回收管理制度、企业资质要求和补贴政策等方面，为电池回收提供了支持和保障。此外，国际上也有一些相关政策和标准，如欧盟的《废弃电子电器和电子设备指令》等，有助于规范和提高动力电池回收的效率，保障回收环节的安全和环保。

当前，我国在电动汽车电池回收利用政策法规方面仍存在不足，例如缺乏完善性、商业模式创新不足等问题。责任主体不明确、价值分配不合理、市场竞争不规范等情况，也妨碍了新能源电动汽车电池回收和梯次利用产业的规范发展。因此，有必要进一步完善政策法规，促进产业规模化、专业化和规范化发展，以实现动力电池回收的最大化效益和环境友好性。

2.2技术难题

新能源电动汽车电池的回收、拆解和梯次利用过程涉及众多复杂的技术问题，探索电动汽车电池梯次利用的各种技术难题迫在眉睫[4]。动力电池梯次利用的技术面临着多个挑战，主要集中在电池评估、安全性和标准化等方面。

首先，准确评估退役动力电池的剩余寿命和性能仍具有较大的技术难度。不同电池在使用过程中因工作条件、充放电频率和深度等因素的影响，性能退化情况不一致，导致剩余寿命预测不准确。现有的电池性能检测方法主要依赖于实验室条件，缺乏适用于大规模、快速检测的现场检测技术。

其次，退役电池在梯次利用过程中，因老化和性能退化，容易发生热失控等安全问题，给新应用场景带来潜在的安全隐患。同时，梯次利用的电池通常来自不同批次和不同使用历史的电池，存在较大的性能差异。电池性能一致性差，给梯次利用系统在运行中存在不稳定和安全风险。

最后，动力电池梯次利用尚未形成统一的技术标准和规范，涉及电池拆解、性能评估、再制造和应用等多个环节。不同类型和品牌的电池在物理和电气接口上的不兼容性，增加了系统集成的复杂性和成本。

2.3经济性问题

新能源汽车动力电池回收和梯次利用在促进环境可持续性和资源循环利用方面具有重要意义，但其经济性问题一直是制约这一行业发展的关键因素。

首先，动力电池的回收成本较高。电池回收涉及的环节包括收集、运输、拆解、分类和处理等，每个环节都需要投入相应的人力和物力。同时，电池拆解需要专业设备和技术人员，处理过程中需要确保环境安全，导致大幅增加了成本。

其次，梯次利用的经济效益尚未充分显现。梯次利用将退役电池在其他领域重新利用，虽然理论上可以通过梯次利用延长电池的使用寿命，从而提高资源的使用效率，但实际操作中存在多重挑战。此外，对于梯次利用后的电池产品，市场接受度和价格竞争力也是影响其经济性的重要因素。

3新能源汽车动力电池回收和梯次利用的策略

3.1政策法规

动力电池梯次利用相关标准的出台，有利于电池梯次利用市场的健康发展和良性循环，便于国家对电池梯次利用进行大规模管理及维护废旧电池市场秩序。要想从根本上强化新能源汽车动力电池回收利用成效，政府还应完善政策法规为动力电池回收和梯次利用提供规范和标准，制定相关法律法规，明确动力电池的生产、使用、回收和再利用的各个环节的责任和义务。

（1）出台技术标准和操作规范，指导企业采用最先进的回收和梯次利用技术，提高资源利用效率。

（2）通过激励机制推动企业积极参与动力电池回收和梯次利用。如政府提供财政补贴、税收减免等经济激励措施，鼓励企业投资于电池回收和再利用技术的研发与应用。

（3）在环境保护方面，政策法规的制定和实施有助于减少动力电池对环境的负面影响。制定严格的环保要求和排放标准，限制废旧电池的不当处理和非法倾倒，防止有害物质污染土壤和水源。

3.2溯源综合管理平台

为了鼓励汽车生产企业采取多种方式为消费者提供方便快捷的回收服务，工业和信息化部要求建立“溯源综合管理平台”，推动企业建设高效回收和梯次利用体系[5]。溯源综合管理平台是一项重要举措，实现闭环供应链的信息追溯，可以监测各个环节各主体的责任履行情况，提高产品的可追溯性，增强消费者对产品信息的信任和满意度，进一步推动电动汽车电池回收和梯次利用行业的发展。

在新能源汽车动力电池回收和梯次利用中，溯源综合管理平台发挥着至关重要的作用，帮助实现全生命周期的高效管理和可追溯性。该平台通过整合物联网、区块链、大数据分析和云计算技术，实现从电池生产、使用、回收到梯次利用的全流程透明化和数字化管理。平台不仅可以记录每一块电池的生产数据，包括生产时间、原材料来源和质量检测等信息，还可以储存记录新能源汽车的每一次充电、放电和运行状态等关键数据，为后续的回收和梯次利用提供了详实的数据支持。

在梯次利用阶段，根据平台记录的电池历史数据，确定其是否适合用于储能系统、低速电动车或其他二次应用。通过溯源综合管理平台，新能源汽车动力电池的全生命周期管理变得更加智能和可控，为行业的可持续发展奠定了坚实的基础。

3.3加强回收体系建设

随着电动汽车、储能设备等动力锂离子电池的普及，废旧动力锂离子电池回收利用产业备受社会关注。有数据显示，截至2023年2月底，全国现有与拟新建的废旧动力锂离子电池回收处理企业共145家，规划建设产能987.5×104t，环评批复产能469.2×104t，回收利用产能已超过退役量[6]。在农村地区、西部地区废旧电池回收利用处理能力不足，存在退役动力电池回收处理企业区域布局不均衡现象。因此，需要采取一列综合措施加强动力电池回收体系建设，以确保高质量、可持续回收利用废旧电池资源。建立完善的回收体系，促进企业间共建共用回收网络，建设标准化回收服务网点等。

在建立回收联盟方面，国家也在促进行业间的合作，制定政策激励措施，鼓励企业和组织共同建立回收联盟。针对回收联盟这一项举措，京津冀地区为动力锂离子电池回收利用工作提供系统性的方案和支持，促进废旧动力锂离子电池的规范回收和循环利用。政府鼓励新能源汽车生产企业和动力电池生产企商建立回收联盟，明确联盟规章，实现技术资源共享，合作研发回收利用技术，提高回收效率和资源利用率。

试点推行电池回收“押金制度”是一项重要举措[7]，激励公众参与废旧电池回收，减少资源浪费和环境污染。政府完善相关法律法规，明确生产者责任延伸制度，押金返还机制，实施细则并建立监督机制；开展广泛的宣传教育活动，提高公众对制度的认可和支持。

3.4梯次利用技术改进

新能源汽车动力电池梯次利用技术改进，对于促进电动汽车产业的可持续发至关重要。针对电动汽车动力电池的梯次利用，技术改进旨在提高电池的再利用率和可再制造性。通过研发新材料、新工艺和新技术，可以实现对电池组件的拆解、修复、再生和再制造，从而延长电池的使用寿命。

为了保证电池梯次利用阶段高效、安全、环保，需要通过严格筛选以评估电池的能量特性和性能衰减情况。全面评估电池健康状态和剩余寿命预测，采用先进的再制造与重组技术重新组合电池模块，以满足多样化的新应用需求，如储能系统、低速电动车和备用电源。

采用人工智能和大数据分析技术，可以快速、准确地评估退役电池的剩余寿命和性能状态；引入智能化、自动化的回收设备和技术，能够提升回收处理的效率，减少人工操作对环境和健康造成的风险，保障回收环节的安全和环保。同时，技术改进还需要注重电池再生产业的规范化和产业链的完善。建立标准化的电池回收处理流程和技术规范，推动产业链上下游企业的合作，共同推动梯次利用技术的应用和推广。

目前，退役动力电池检测与筛选方面，多采用传统单体电池测试和评估技术简单平移直接应用于模组，并且检测过程多基于深度充放电的方法，导致检测效率低。模组级的检测和分选方法相比于单体电池测试和评估技术，能够提供更全面准确的电池性能和健康状况评估，对于提高电池回收利用的效率至关重要。此外，采用电化学阻抗谱技术等先进技术结合溯源数据分析，不仅可以更精准地识别电池问题，还可以更好地了解电池的历史使用情况，从而提高利用效率。

4结束语

在新能源汽车动力电池回收和梯次利用策略研究中，技术创新、政策支持、产业合作、效率提升和市场推广是实现可持续发展的关键。通过持续不断地进行技术创新，推动回收处理技术的提升和电池梯次利用技术的发展，可以有效延长电池寿命，减少资源浪费，推动整个产业向着更加环保和可持续的方向发展。同时，市场营销和推广工作也是重要的一环。通过宣传推广活动提高公众对梯次利用技术的认知度，推动技术在整个产业中的广泛应用。综合利用以上策略和措施，可以实现新能源汽车动力电池回收和梯次利用的有效推进，助力电动汽车产业的可持续发展。

作者简介：

韦方艳，硕士，研究方向为新能源材料与器件。