动力电池回收及再利用技术现状及趋势展望

回收及再利用技术现状及趋势展望华友循环华友循环华友钴业我国新能源乘用车销量从2016年33.70万辆上升至2023年的2023年1-12月，全动力电池退役量达政策法规|国内华友钴业n工*绑自用4步盖，家友..力电/军用附上性，mane地地世“出法 政策法规|国外华友钴业海外政策引导起步早，目前政策及立法体系已相对成熟海外重点回收利用企业北美联邦至地方层级政策完备美各州政府欧洲要求提升且监管力度加强瑞士2022从立法层面规范行业从立法层面规范行业日本笛厅2004◎开发智能化残余价值评开发智能化残余价值评估方法精准管控电池生产企业汽车生产企业汽车拆解企业电池材料前驱体产品组装产品测试单体破碎分选编码标识应用场景整包梯次利用模组梯次利用精深加工智能分类源头减量分选重组均衡技术研究动力蓄电池退役量预测模型，助力企业布局回收服务体系，提升退役回收效率及水平。研究残余价值评估模型，基于大数据分析可降低检测成本，提升评估准确性，促进退役电池资源化利用途径的智能分类。基于退役量及残余价值，助力交易价格预测模型研究，实现电池价值透明化，规范市场交易行为。退役量预测残余价值交易价格1.2回收环节关键技术介绍■退役量预测模型可实现对不同类型、不同地区的退役电池预测，提供产业规划前瞻优化的斯坦福模型：η;:特定条件下销售年后报废概率优化的斯坦福模型：η;:特定条件下销售年后报废概率基于斯坦福模型，将整体报废率拆分成局部报废率，对各条件的报废率进行回归分析，提高模型的预测精度。退役电池地域分布新能源汽车停用率的回归分析0纯电动0车辆参数、电池品牌、类型参数分析使用场景、车辆用途、政策环境分析车辆停用数据回归分析停用车辆数电池退役量回归分析回归分析退役电池种类和质量预测停用车辆种类和数量预测1.2回收环节关键技术介绍■退役量预测模型可实现对不同类型、不同地区的退役电池预测，提供产业规划前瞻退役电池“定位回收”预测分析·基于500余万辆新能源汽车溯源、销售退役电池“定位回收”预测分析·基于500余万辆新能源汽车溯源、销售信息；·综合考虑车辆品牌、电池品牌、各型号质量质量·对大规模退役的电池型号进行退役量预测、验证分析·聚焦高装车量总成型号，助力拆解产线规划·预测各省市电池退役趋势，结合回收利用、综合·结合退役量预测信息和终端信息，定位可行的回·提前研判回收产能空缺领域定位产品型号定位产品型号·预测分析中短期内大规模退役的电池型号1.2回收环节关键技术介绍■动力蓄电池残余价值评估对其回收利用及交易环节具有重要意义，目前行业已开展多角度研究。·数据驱动建模具有一定主观性，需要进行翔实的分析研究，提高模型说服力；·需要科学地开展验证实验，实现评估模型准确度及适用范围的高效验证。基于电池测试构建残值评估模型电池池全寿命评内阻放电容量估试验动力电池识·瞬态测量和静态测量无法反映出材料的真实性能，构效关系的建立存在系统性误差；·难以进行无损检测，且模型构建过程中存在测试手段周期长、费用高等情况。1.2回收环节关键技术介绍■动力蓄电池残余价值评估对其回收利用及交易环节具有重要意义，目前行业已开展多角度研究。%不同影响因子对残值影响机理易操作、影响度高、普适性强基于大数据挖掘和试验检测结合可靠性破损、报警次数、线路老化行业调研及历史数据拟合分析一致性健康状态剩余寿命测试分析验证1.2回收环节关键技术介绍■剩余寿命预测：基于实车运行数据零散化充放电循环数据，采用归一化方法，结合原始出厂信息，开展退役动力蓄电池剩余循环寿命模型研究工作，并通过标准测试结果进行验证。·充电终止时间·充电电流系数调低系数调低适宜充放电深度(20%-80%)不适充放电深度(过冲、过放)标准循环工况归一化模型及循环寿命指数标准循环工况次数(M)=2Yk;an(@c@noD■剩余寿命指数一循环次数012345678910111213141516171819202122232401.2回收环节关键技术介绍■一致性预测：综合考虑动力蓄电池原始出厂及过程流转信息对残值的影响，对退役电池的一致性进行判定。■动力电池梯次利用残余价值一致性评估体系分别针对温度一致性与电压一致性构建评估体系，以百分制为基础，设定“0分”与“100分”临界指标，在临界指标范围内从0至100进行线性插值，并保留一位小数一一致性数据阈值，赋予不同温差和压差以不同的比例系数。1.2回收环节关键技术介绍■可靠性预测：综合考虑动力蓄电池原始出厂及过程流转信息对残值的影响程度，判定退役电池的可靠性。故障级A1电池高温报警234B56789电池单体一致性差报警C与动力蓄电池故障相关的其他因素：可靠性指数“首次故障点”,以不同整车企业相关新能源车型首保期限(时间期限与里程期限先到者为准)为分水岭，“首次故障点”出1.2回收环节关键技术介绍■目前针对不同渠道退役动力蓄电池主要通过抽样检测以及电池品牌等影响因素确定折算系数进行定价梯次利用梯次利用上海有色网等级A方壳圆柱软包等级A方壳圆柱软包约定抽检比例(3%-5%)1.2回收环节关键技术介绍■宏观市场因素与微观产品因素的有机结合可有效指导退役电池交易价格·退役量预测·退役电池库存量·市场供需关系宏观市场因素交易行为影响因素交易行为影响因素退役动力电池交易定价机制研究微观产品因素·采购需求·退役电池品质技术要求·市场供需关系微观产品因素物流仓储成本物流仓储成本商业模式发展现状商业模式发展现状1.2回收环节关键技术介绍■加快动力蓄电池回收服务网点非标设备标准化进程，建立安全高效回收模式 工业和信息化部·作业规程：收集、分类、贮《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南》·《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南》(2019.10.31)·信息管理：溯源信息报送及公开·放电柜、盐水池(贮存B、C类时)·防爆箱(集中贮存型网2020年三季度◆回收服务网点规范性调研据抽样调研，部分网点存在制度流程不规范、设施设备不齐全、功1.2回收环节关键技术介绍■加快动力蓄电池回收服务网点非标设备标准化进程，建立安全高效回收模式 ●箱体设计：废液收集、框架支撑材料、表面涂装等；●功能集成：烟雾报警系统、温湿度监控系统等；●防水性能：GB/T7350—1999中规定的B类2级包装的要求；●绝缘性能：箱内电池包壳体与箱外任意点间电阻应不小于0.1MΩ;●防火性能：应符合GB8624—2012中规定的A级要求。设备企业A综合利用企业设备企业A设备企业B1.2回收环节关键技术介绍■加快动力蓄电池回收服务网点非标设备标准化进程，建立安全高效回收模式核心装备：电池分类检测装置、分类储存货架、放电装置、环保处理装置池包从车体拆卸工序；用环节；拆解后不可梯次利用退役动力蓄电池进入破碎分选环节；经过放电、破切(冷冻)、破碎分选等工序，目前主要由再生利用企业完成。电池包位于车身内部电池包位于车辆底部电池包位于车身内部电池包位于车辆底部电池包位于车辆底部主要以纯电动新能源电池包规格尺寸较为平整，用于固定电池包与车架的连接螺栓朝向基本一致；充足的作业空间及较为单一的固定方式，使得此类电池包拆卸流程较为便捷，易形成自动化，北汽、蔚来等部分换电车型已电池包位于车身内部主要以插电式混合动力乘用车车型为主；电池包规格尺寸差异较大，电池位置分布存在较大差异，固定螺栓分布不均；此类电池包拆卸过程中，需要对车身结构有一定认知，熟悉电池包连接处位置，并且需要移除车身覆盖件，较难实现自动化，目前基本采用人工拆卸方式进行。拆拆卸流中1.诊断/定位故障；3.断开低压铅酸负极；5.举升车辆，找出电池包与整车连接的低压通讯接插件、高压接插件、水冷管进/出水口；6.依次水冷管进/出水口，低压接插件、高压■中国汽车绿色拆解系统(CAGDS)■为汽车生产企业满足国内外法规要求，落实715号令关于生产者责任延伸的要求，2013年中汽中心在工信部、商务部、科技部等相关部委支持下开发完成CAGDS,面向报废机动车回收拆解企业提供拆解技术信息查询和指导。优势特点√拆解信息集群化，提高查询效率√拆解手册模板化，查询便捷√品牌、车型覆盖面广优势特点√拆解信息集群化，提高查询效率√拆解手册模板化，查询便捷√品牌、车型覆盖面广√搭建前后端企业信息交流平台系统用户√110余家企业发布拆解技术信息；√已发布3700余份拆解手册，涵盖5000余个车辆型号；√包含新能源汽车动力蓄电池拆卸、黑选择阶段M处理拆片(填报零部件拆解信息注册用户校验车型品牌发布查询■汽车产品工业互联网标识研究■构建工业互联网标识解析体系实现汽车全生命周期数字化转型的重要方向；■拆解信息接入汽车全生命周期工业互联网标识体系，可以实现移动端(手机、PAD等)便捷查询和数据互联互通。口拆解手册标识解析应用提高查询效率；原材料生产使用阶段溯源回收标识解析与汽车全生命周期数据融合提升供应链协同效率口工业互联网标识数据共享体系系应用场景效率低■汽车拆解手册标识解析工具■为进一步提高后端回收企业拆解手册查询便捷性，中汽数据有限公司基于CAGDS平台融合工业互联网标识解析技术开发汽车拆解手册标识解析工具。中国汽车绿色拆解系统中国汽车绿色拆解系统 琪无无23高劣品编码标识产品组装产品测试次锂离子单体电池和电池系统性能要求》国家标准《汽车动力蓄电产品测试检测模组级梯次利用产品组装电池包拆解劣品良品良品退役设计鳜率：>4包/小叶：电油材料回收流程电油材料回收流程1电芯难2难3易4易5易6易7易8电缆易9易硅胶+电阻丝(镍合金/碳)难难扭力传感器激光测距仪√性价比高。电池包拆解工作量大、成本高，换掉其中的短板电池后继续以电池包方式进行梯次利用更为经济，同时也避免了拆解过程导致的大量物理废弃，和重组引发的新的物料成本，可节约成本约20-30%;√重组难度低。避免因不同电池包使用环境和控制策略差异巨大而导致的拆解后高难度的重组问题；√安全性保障。电池包从车上退下来不拆，在车上它的安全性是得到验证的。□难点在于目前多以储能应用场景为主，而该场景产品多模组与单体梯次利用模组与单体梯次利用√产品市场前景广阔。模组级梯次利用产品由于其型号、能量密度等性能的高度可调性，能够在备电、保电、储能、低速动力等多种场景开展应用，较传统铅酸电池具有显著的性价比优势，已形成多种成熟的商业模式；√安全性保障。通过对每个单体与模组的检测，重组后产品的一致性与安全性得到了很好的保障；√资源利用率高。通过对每个单体与模组的检测重组，可最大化利用余能，显著提升全生命周期绿色化水平。口难点在于高效的检测分选重组，目前精确检测成本较高1.4梯次利用环节关键技术介绍■梯次利用环节重点关注梯次应用场景中的梯次电池一致性保证问题。请能量总请能量总口弱化木桶效应、延长寿命：接入PCS的各模组无串联，兼容宽电压范围，涵盖了电动汽车绝大部分电池模组制式。模组内单体串联数量比传统模式减少一个数量级，木桶效应大幅弱化，电池循环寿命得以延长。口异构兼容：可同时接入不同新旧、不同型号、不同品牌、不同种类的模组。所有模组即插即用、任意替换，且不会相互影响，真正实现了异构兼容。口容错设计：动力电池经过使用后，自放电水平、充放电效率等参数产生较支持冗余设计，在20%的模组失效时，仍能正常并网，便于定期维护。差异管理、强化安全：通过电池模组参数的在线分析，实现对模组电压、能量、温度等关键参数进行独立控制；进而达到各模组能量的差异化利用和自然均衡，对储能系统失效风大个体差异。这在很大程序上影响退役电池的再利用率、电池组的单次放电容量、循环/日历寿命等。目前行业积极研究主动均衡技术，采用能量转移的方式，将荷电态高的单体电池中的电量转移到荷电态低的单体电池，实现全部单体电池在同一时刻处于相同的荷电态，以此解决上述一致性差导致的问题。1.4梯次利用环节关键技术介绍■能量信息化和数字储能在退役电池梯次利用环节中的应用探索固定串并联电池组固定串并联电池组可■构电池网懂1.5再生利用环节关键技术介绍■退役动力蓄电池拆解、破碎、分选朝向自动化、精细化拆解发展。带电废旧带电废旧锂电池电解液、电解质挥发分低温挥发炉冷凝装置除尘系统尾气冷凝组分存储罐磁性金属铝外壳黑粉吨袋收集破活性炭吸附气流风选黑粉.皮带输送线双层振动筛一次风选二次风选烟气冷却器布袋除尘器一破系统尾气挥发系统尾气磁选、涡碱液喷淋气体排放二燃室事事三里电池包精细化拆解：维修开关、铜排、废液；·极耳、绝缘件、电路板、粘结剂；·单体电芯；技术名称干法技术直接破碎分类，或高温分解除去有机物，工艺流程较短回收分离的初步阶段湿法技术手段，实现金属盐或氧化物的提取。技术工艺复杂，流程设备要求高生物技术将有价组分转化为可溶化合物并选择性地工艺简单，成本低，可重复利用，环境友好，设备要求低浸出条件控制难，回收率不高，使用周期过长向修复技术无污染，全组分无害化回收，整体回收率高等离回收率高，无污染，适用间短目前技术还在不断发展完善退役电退役电池：高纯原料制造的人造矿物、结构破坏及轻度污染依赖传统冶金原理，资源环境效率较低元素形态及迁移转化规律有机物可控梯度热解有价金属定向提取短程、高效循环污染全过程控制全局优化工艺集成单体电芯前驱体材料当前，欧盟的相关政策已要求国内电池生产企业针对动力蓄电池原材料中的再生料比例进行核算。国内，再生利用企业需要在国家平台上传再生数据，同时再生料的使用管理政策研究逐步提上日程。为此，再生利用企业亟需就原矿、中间体、退役电池等不同来源的来料进行区分，以明确产出的粉料或三元前驱体中再生料的比例及能耗情况。来料批次区分来料批次区分批次区分整体计算/节点控制整体核算分段核算整体计算产线区分适用于可进行产线或来料批次划分的，操作简便，数据直观可靠；√氧18、镍58、钴59、锰54、锂6等适用于混合投料或试验阶段，少量投料即可进行，多投料来源亦可进行区分；打造锂电池全生命周期管理低碳循环生态打造锂电池全生命周期管理低碳循环生态画保论华友钴业雷+8全生命周期退役动力电池综合利用解决方案华友钴业动力电池正负极材料修复、单体模组电池级修复技术研究全生命周期角度下，动力电池易拆卸、易拆解动力电池正负极材料修复、单体模组电池级修复技术研究全生命周期角度下，动力电池易拆卸、易拆解及可梯次利用设计电池包一体化设计趋势下的拆卸