1.1 退役動力電池現狀概述

1.1.1 退役動力電池規模及利用意義

我國電動汽車在近幾年里使用規模快速擴大，動力電池退役的期限已經到來。根據目前相關數據進行推算，預計未來幾年的動力電池將要進入退役高峰期：2022年退役新能源汽車可提供動力電池包約50萬噸（折合裝機量45GW·h），2023年動力電池的回收量將達到44萬噸。到2025年我國退役動力電池將達到150GW·h，需要回收的廢舊電池將達到100萬噸左右，動力電池梯次利用以及回收市場規模有望達到370億元。按照中國汽車產業中長期發展規劃，到2025年，新能源汽車銷量占總銷量比例達到20%以上［1-3］。

退役動力電池雖然不能再執行高性能的驅動任務，但仍然可以在其他領域和應用中發揮重要作用，仍有很大的使用空間。對退役動力電池進行大規模回收，可以有效彌補我國鋰、鈷、鎳等電池材料的資源短缺現況，若采用梯次回收的方式對電池進行再利用，使其在不同應用場景下繼續供電，可以節約和高效利用大量的資源。由于退役動力電池中含有大量有害重金屬，將退役動力電池梯次利用，避免了大規模廢舊動力電池的隨意擱置和廢棄，減少了廢棄電池對人體和環境的污染，很大程度上保護了我國本土的生態環境。此外，退役動力電池在使用一定周期或發生劇烈碰撞后，鋰電芯內部正負極隔膜就會容易發生錯位，使得電池內部正負極直接相連，產生短路，進而引起電池自燃。加強退役動力電池梯次回收利用工作，有利于實現廢舊動力電池的規范、安全處置，消除安全隱患［4-7］。

另一方面，由于新能源汽車市場的迅速發展，對退役電池梯次利用的使用空間巨大，退役動力電池的梯次利用行業一直備受關注。截至2022年10月，國家已頒布多個退役電池梯次利用相關政策。但是，退役動力電池梯次利用一直處于一種難以實施、難以管控的情況，若退役動力電池梯次利用相關政策能夠細化至全國各地，可以逐步規范化，由相關示范工程牽頭，帶領更多的試點企業參與動力電池梯次利用項目，并將退役動力電池梯次利用的范圍逐步推廣，必能在退役動力電池梯次利用方面節約更多的資源，更有效地保護環境。我國自2018年開始進入動力電池大規模退役時期，2020年有25.6GW·h的動力電池退役，2025年動力電池退役將達174.2GW·h，約100萬噸的規模。

用于梯次利用的退役電池總量包含退役梯次利用及拆解回收的電池總量，根據相關數據測算，預測未來用于梯次利用的電池退役量及其價值如圖1-1、圖1-2所示。

圖1-1 動力電池退役規模預測圖

圖1-2 退役動力電池梯次利用預估圖

退役動力電池的全壽命周期約為20年，但退役動力電池在新能源汽車中使用的平均壽命只有5～8年。在退役動力電池回收過程中，電池的再次利用為重點研究部分，應通過梯次利用策略形成退役電池的多批次使用。由圖1-1可看出，未來動力電池退役規模正在逐漸擴大，這也意味著動力電池退役的管控問題越來越嚴峻。若沒有強有力的政策標準對如此大規模的動力電池退役情況進行制約，將會導致退役動力電池市場秩序混亂［8-10］。

從經濟性的角度分析，退役后進行梯次利用的動力電池在之后的利用價值越來越高，預計2025年梯次利用價值將達到數十億美元的規模。從實用性的角度分析，其使用成本約為1000元/（kW·h），性價比遠超過鉛酸電池，因此退役動力電池梯次利用具有很大的市場競爭力。正因為看到了梯次利用的廣闊前景，一些企業發現了此領域的機遇并已經開始在此領域逐步探索。如北京匠芯電池研發了梯次利用光儲系統，深圳比亞迪等企業生產用于備電領域的梯次利用電池等。

我國在電池梯次利用的技術研究方面處于起步階段，技術難點有重組技術、壽命預測和熱管理技術等。梯次利用技術的核心要求是保證目標產品的品質和安全。具體而言，一是來料的品質安全控制，二是目標產品的生產過程控制，還有目標產品的控制和設計。目前，國家把梯次利用檢測技術作為重點研究，檢測技術要求對退役電池包進行健康指數評價，包括電芯評估、電池包電性能檢測、電池包的可靠性檢測、電池包/模組外觀檢測。

通常情況下，電芯的性能評估分為壽命評估、安全性評估和可靠性評估，包括電池包的可靠性、電池包連接件可靠性以及管理系統硬件的可靠性等；而電池包電性能檢測則能夠排除安全隱患；此外，直流內阻的變化、電壓差的變化以及電池包外形的變化等，都在健康指數的評估內容中，比如電池包的外形為例，在車載過程中難免會發生意外，比如車禍、內澇，都會引起一系列外部構件的變化，需要通過評測來反映電池所處的狀況［11-15］。