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锂电池梯次利用的价值投资和安全性

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北极星储能网讯:力电池（三元电池）梯次利用的话题经久不衰，主要聚焦在于两方面：1是剩余价值，2是动力电池老化后的安全性。我们这次重点谈安全性，有没有可能像新电池那样，能通过过充、加热等各项安全测试，来检验老化后电池的安全性变差的程度。但鉴于问题的复杂性，本篇仅简单介绍一篇已发表的文章，希望能抛砖引玉，引发大家的一些思考。

本文来源微信公众号三伏充电

1 剩余价值

锂电池剩余价值主要体现在梯次利用和材料回收。

锂电池梯次利用是什么？

锂电池梯次利用就是大功率使用过的锂电池，分检后降为小功率使用，直到报废为止。（比如汽车电池经过二次Pack之后做成储能系统）

锂电池材料回收的目的？

●环境保护：锂电池的正极材料里包含镍、钴、锰、锂等重金属元素，这些重金属元素会对环境、水等造成污染；负极材料里面的碳材、石墨等会造成粉尘污染；此外，锂电池的电解液中含有有毒的化学成分，也会造成氟污染。

●资源节省：锂电池中含有大量的金属元素，镍、石墨等我国比较多，但是像钴之类的金属元素是全球稀缺的；我国的锂元素绝对含量很多，但是开采难度比较大，一般都分布在西藏、青海、四川等条件比较艰苦的矿山；盐湖锂里面镁离子含量比较高，提取锂的难度也很大。

●有利可图：做锂电池的梯次利用及资源化回收还是能形成商业化的，因为最近几年汽车行业大量转入电动化，锂电池需量增加，导致上游的贵金属材料价格非常高，金属钴价格为60万/吨，镍10万/吨，碳酸锂17万/吨，金属锂90万/吨。

具体来看，整个动力电池产业链基本上可以分为以下几个部分：

（1）上游金属材料：锂、钴、镍等

A股资本巨头有：天齐锂业、华友钴业、赣锋锂业、洛阳钼业等

（2）中游四大电池材料：正极、负极、电解液、隔膜

A股资本巨头有：当升科技、杉杉股份、多氟多等

（3）下游：电池

A股资本巨头有：宁德时代

（4）终端：整车

A股资本巨头有：广汽集团、上汽集团等

（5）其他：新能源电池设备

A股资本巨头有：先导智能、大族激光等

虽然新能源巨头特斯拉提到下一代车型无钴化，那也是3年后的事情，

所以上游金属材料厂洛阳钼业现在是个好时机~

电池供应商，宁德时代，看上300元/股也是情理之中

2 安全性

梯次利用的电池还安全么？

NCA 18650电池存储或循环老化后加热产热量和产气量分析

表1. 实验所用的三种NCA18650电池相关信息

图1. 老化后电池加热测试装置图[3]: (a)电阻丝加热炉；(b)热电偶；(c)惰性气体入口；(d)放气口；……

图2. NCA 18650电池加热热失控概览

本实验所用为NCA 18650电池，其中NCR18650BF和INR18650-35E质量、容量和能量几乎一致，但前者用于低功率而后者用于高功率；ICR18650HE4的容量和能量相对较低。18650电池分别用循环和存储两种方式进行老化直至容量衰减至80%SOC，其中存储老化温度为60 ℃。老化后的电池满充后在如图1所示的装置中进行加热测试，NCA 18650电池加热热失控的大致特征如图2所示。

表2. 三种不同电池新鲜状态(Status a)、循环老化后(Status b)和60 ℃存储老化后(Status c)加热测试特征对比。其中TVENT为首次开阀温度，TONSET为电池自产热温度，TTR为开始热失控瞬间温度，TMAX为热失控过程最高温度。

表3. 三种不同电池新鲜状态(Status a)、循环老化后(Status b)和60 ℃存储老化后(Status c)加热测试特征详细对比。

表2和表3对比三种不同电池在新鲜状态(Status a)、循环老化后(Status b)和60 ℃存储老化后(Status c)加热测试的特征。其中，ICR18650HE4电池高温存储老化后加热未发生热失控。从表3可以看出，相比新鲜电池，循环老化和高温存储老化后的电池在开阀和热失控过程的热交换均有所降低。ICR18650HE4电池老化后无论是产气量还是放热量较新鲜电池均有显著降低，且无论哪种状态ICR18650HE4电池的产气量和放热量均是最低的。新鲜状态下，NCR18650BF的开阀产气量低于INR18650-35E，而按两种方式老化后则是NCR18650BF的开阀产气量高于INR18650-35E。更为重要的是，从总产热量看，高温存储老化后电池的产热量更低，表明高温存储老化后电池的热稳定性更高。

图3. 三种不同电池新鲜状态(Status a)、循环老化后(Status b)和60 ℃存储老化后(Status c)加热测试开阀(左图)和热失控(右图)特征对比。

图3柱状图清晰显示高温存储老化后电池的产热量更低，结果与表3相一致。开阀时刻产气量没有特别显著的规律，但热失控产气量非常接近。

图4. 三种不同电池新鲜状态(Status a)、循环老化后(Status b)和60 ℃存储老化后(Status c)加热气体成分对比。

图4的信息量非常大，需要仔细琢磨。现重点分析NCR18650BF和INR18650-35E两款电池在不同状态首次开阀时的气体特征。在新鲜状态，两款电池首次开阀释放的气体均为CO2。循环老化后首次开阀，NCR18650BF释放的还是CO2，而INR18650-35E释放的气体除了CO2，还有H2、CH4、CO等。高温存储老化后NCR18650BF释放的大部分是C2H2，剩下的为CO2；而INR18650-35E释放的气体中CO2和C2H2分别各占40%，CH4占到20%。

安全小结：

1、从以上数据来看，老化后（二次利用）电池的热稳定性确实有所提高，特别是高温存储老化；

2、以上分析均是实验室通过加热方式触发，与实际应用场景（电和机械方式）引发的电池热失控的表现有待进一步对比研究；

3、新电池和老化后电池在滥用测试中的表现有待深入研究，特别是热稳定性上的差异是否会对可测试性产生决定性影响。

原标题:锂电池梯次利用的价值投资和安全性

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动力电池梯次利用成为锂电池储能行业新的着力点

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北极星储能网讯:动力电池梯次利用成为锂电池储能行业新的着力点。近年来，已有越来越多的企业将目光投向了退役动力电池的再利用上，尤其是致力于将其变身为锂电池储能系统。随着我国储能端数据库的逐渐完善，梯次利用电池在锂电池储能领域的应用也日渐明朗。

动力电池梯次利用成为锂电池储能行业新的着力点

随着新能源汽车使用的日渐普及，大规模的退役电池将成为一大社会问题，不仅影响新能源行业的可持续发展更会带来一系列的环保问题，因此当动力电池在新能源汽车上的使命完成后如何顺利过渡到下一个梯次的利用成为了新能源行业从业者乃至国家政策制定者一个共同关注的问题。

在我国，目前退役下来的动力电池以磷酸铁锂电池居多，而从电池性能上来讲，磷酸铁锂在梯次利用方面的表现要更具稳定性。动力锂电池具备能量密度高、无记忆效应、寿命长、安全性能好、环境污染小等优点，随着生产工艺和电池性能的提升，将占据动力电池和储能锂电池等领域的主要市场。

与动力锂电池梯次利用所面临的境遇具有相通之处的是当前储能产业发展的壁垒与机遇，当前储能市场的巨大需求以及现有的各类储能措施的短板，受电动汽车爆发式增长的驱动，使得动力锂电池在储能领域的梯次利用成为了新的着力点。

梯次电池在锂电池储能行业的应用

1.家用储能

锂电池储能可应用到家用，与家庭屋顶光伏系统相结合实现发电与储能系统。对于家庭用户而言，将动力锂电池与家庭屋顶光伏系统结合，将白天日照高峰时光伏系统所发的电量储存起来，到晚间用电高峰时再放出来使用，一方面可以避免在高电价时间段向电网购电，另外一方面也可以避免自家所发的多余光伏电力以较低的价格被卖给电网或浪费，这种“动力电池能量墙+光伏+储能套利”的模式在未来家用锂电池储能方面会有很有发展前景，对光伏发电政策地区尤为重要。

2.商用储能

动力电池也可以在商用和工业用电中得到有效发挥。在商业写字楼中技术型企业通过级联技术突破梯次利用的技术瓶颈，助力电化学储能电站的大规模推广，使得电池模块化，兼容不同厂家、不同老化程度、不同类型的锂电池的使用寿命，降低后期运维成本，这也可能成为未来电力企业新的发展方向。

3.通信基站

通信基站是一个非常适合动力电池梯次利用的场景，随着5G网络基站密度的提升，对于梯次利用动力电池的需求也会逐渐增加。

目前我国在大规模可再生能源并网、辅助服务、电力输配、用户侧储能应用等相关领域，已经陆续展开梯次利用示范项目的运行工作，其中包括千瓦级的户用储能产品、十千瓦至百千瓦级的光储微网、电动汽车充电站储能系统、数据中心备用电源，及兆瓦级大型储能电站等。未来我国储能领域的市场需求将会越来越大，锂电池储能或将成为未来动力电池梯次利用的重要应用场景。

为何要进行退役电池梯次利用？

新能源汽车产业的蓬勃发展，动力电池的更换和退役数量越来越多。退役电池的电芯剩余容量多在初始容量的60%—70%，如果将这些电池直接拆解，会造成一定的资源浪费。此外，从环保的角度来看，如果退役电池拆解不当，还会对生态环境造成压力。

因此，将退役动力电池进行梯次储能利用渐渐成为了企业研发的方向。将退役电池转化为储能单元，不仅被企业视为节约资源，提高利用率的有效方法，也是一种增加效益的新模式。

据悉，当前动力锂电池梯次利用的主要领域有：一是电力储能市场，退役动力电池用于分布式发电储能系统，有效解决分布式发电随机性问题，或用于储能电站，以降低建设成本；二是变电站或者通讯基站，退役动力电池可以作为备用电源用于通讯基站、电站直流屏等。

总结：一系列的应用说明，梯次电池在锂电池储能领域的应用，已经具备了较为广阔的前景。即便如此，从新能源汽车退役的动力电池，做梯次利用储能，并非简单的平行移植，还需要解决锂电池的一致性和安全性问题，以及技术上的进一步攻关。

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