图为国家电网河南电力科学院赵光金博士发表主题演讲

　　为了帮助企业客观分析2016年动力电池行业运行情况，正确把握行业发展趋势，加大动力及储能电池的开发应用，由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网联合主办，双登集团股份有限公司、共同承办的“2016年第五届中国电池市场年会暨2016年第一届动力电池应用国际峰会、2016年第二届中国电池行业智能制造研讨会”于11月14日在北京拉开帷幕。本次年会聚集了来自政府主管部门领导、知名科研机构专家、新能源汽车动力电池产业链上中下游的企业家、投资机构代表以及媒体记者等500多人参会。

　　在本次会议上，国家电网河南电力科学院赵光金博士做了题为《动力电池梯次利用与回收处理技术进展》的专题报告，以下是根据速记整理的内容，未经本人审核，仅供参考。

　　赵光金：很抱歉，本来这个板块是明天下午的，首先感谢刘秘书长的厚爱，挪到今天下午，谢谢黄老师。我们把这两年做的梯次利用回收给各位做一个简单的汇报。

　　这个是雾霾，我今天从郑州来的时候，郑州也是雾霾很严重，到北京是优，感谢刘秘书长，呼吸点新鲜空气。有研究，认为新能源汽车是解决雾霾的一个手段或者是一个技术的路径。这个是国家对于新能源汽车的支持政策，有一些政策支持，电动汽车、动力电池才得到了发展。但是由此也引发了突出的问题，这么多电池怎么处理，大家可以感受到目前来讲，实际上真正新能源汽车投入运行也不是很多，但是报废的包括生产线上不合格的电池多了。这个是国家电网做的统计，我们也做电动汽车，也做储能，今年又成立电动汽车公司，专门运营充电桩和服务网络。电池的梯次利用和回收处理变得非常急迫。

　　首先讲一下梯次利用，我们做了很多年，电池的性能确实不是很好，能够用在哪些地方呢？用到要求不是很高的场合，尽量提高它的这种参与价值和使用的稳定性。国内、国外做了很多，我们也做了很多，包括做了基础测试、功能示范等等，这是我们做的比较好的顶层设计，就是从最顶层开始把基础打好，基础研究的手段，包括一些应用的技术，包括一些工程示范等等。

　　上边这块是国家电网一直推的换电模式，就是标准箱体、标准电池尺寸统一去维护。下边是充电的模式，从这个角度讲，换电一个好处就是，能够发挥到电池最大的使用寿命。这个是我们做的一个，刚才讲到的充电这种模式，电池单体拆开测试，这个是能够通过这个，30%，剩下的配组的就是10%左右，我们在风、光储能领域做的，已经投入运行了，这里用的是换电的模式。这个是做的寿命测试，大家可以看到700这里有所谓的跳水现象，为什么这些梯次利用电池在筛选、使用或者使用后期会发生跳水现象，这个现象比较普遍，这是我们今年要研究的课题，但是在比较稳妥的策略或者使用环境下，电池的性能和寿命还是可以的。

　　这个是做一些安全性测试，也是得到了黄老师的帮助，但是我们一直在做安全性测试，因为一次、两次说明不了问题，不是说高性能性电池就安全，或者说绝对安全，我们一直在研究安全性，包括针对废旧电池安全性的判断和手段。这是做的特性的分析。

　　接下来我们去研究退役电池能不能用，这是大家关注的，其次才是好不好用的问题。这里面我讲到了很多，包括我讲到的特性的测试，包括电池核心的要素、特性等等。从我们研究的角度来讲，电池梯次利用是可以的，但是确实是给梯次利用提出来挑战，因为电池的性能包括它的安全性可能发生了下降，这个也是给我们梯次利用提出了挑战。就是说促使我们去做一些应用技术研究，来满足梯次利用要求。第一，怎么去快速的甄选。我们五六年大概分选了十几万节电池，工作量非常大的。今年因为我们随着新电池制造水平的提升，我们梯次利用从模组开始，不从单体开始。从这里面怎么去快速分选，一个就是把不能用的剔除，但是你不能把可以用的误选了。第二，怎么去重组。我们第一个示范工程出问题就出在这个地方，没有掌握梯次利用重组的标准，实现什么样的标准，也是研究的重点。第三，均衡，以及由均衡伴随的管理。这是我们梯次利用要想能够实现需要解决这么几个技术问题。

　　接下来是常规的筛选，对于梯次利用，第一个，工作量特别大。第二个，如果按这样筛选的手段或者方法，这个成本跟新电池比不过。但是我们一开始也在实验室做了一些研究，用到比较精确的分选测试手段，但是这种手段不适合在工业或者生产角度去使用。所以引发我们后来要做一些还是基于比较简单、少量的参数，来尽最大可能快速准确的去筛选，我们选择了几个，确定了内阻、循环性能、隔膜降解特性，快速对这些电池进行初步的评判，当然随着电池的全寿命周期数据的统一管理，现在可能国家部委在做这些事情，有利于更加高效。第三个，均衡。新电池一致性的问题，尤其使用过程中，退役电池更加是问题。大家可以看到右上角图，是我们做内阻测试离散性还是非常突出的。这个是我们在实验室开发的，我们目前也在反思，这个均衡的技术，这个有什么问题，效率、成本、可靠性目前来讲，如果去做市场化的推广，成本又有点叠加，所以这是我们目前正在进一步完善均衡技术。

　　这个是做了主被动均衡协同的，我们做了一些实验室的测试和验证，从效果来看是很明显的，但是这个效果可靠性以及成本方面有问题，但是我们也开发了样机，包括在变电站是很好的实验场，做了小规模的验证。

　　接下来就是我刚才讲的第二个，就是我们围绕着梯次利用需要开发的应用技术。下面就是我们做功能的示范，这个比较早了，这个是2012年、2013年开发的，那个时候是最大的，目前来讲退役电池的梯次利用，国家电网已经做到了1.2兆瓦时，今年正在开工建设的是3兆瓦×3小时，已经开工建设了，也是我们在参与这个事情。这个是它的一些运行数据，整体来讲，这个电池的实用性还是可以的。

　　接下来做大规模储能，目前的技术上有点牵强，因为一致性、寿命，其实从算账角度是不划算的，所以我们把它用在小的领域，比如民用领域，用在电动摩托车上。目前来讲我们最早现在已经用了四五年了，一直在跑，跑的很远，而且电池的性能很差，从这个角度梯次利用这个方向走是很有经济性的。第二，变电站，包括目前通讯移动基站也可以用这个，第一，占地小，目前来说建成一个变电站很难的，如果把里面所有的输变电设备建的更加集约的话落地更好。第二，成本。第三，家庭储能。本来国家电网正在搞配网改造，农村或者小城镇的地方，有的时候电网改造仍然覆盖不了，存在一些问题，我们就用家庭储能弥补农村供电可靠性的问题。

　　这个是涉及到现在国家要求机井供电，每口井都有痛点，为什么？粮食安全是决定我们国家的，尤其是中国人口这么多，很重要的底线。但是从市场角度，电网每年拉一条线过去，投资几十万、上万，每年用几次，是不划算的。所以我们改变这种灌溉的模式，把电池和水分包括水管都架在这里，甚至计量的关口都在这里，所以老板开着这个车交款，尤其一些交通很不方便的必须用柴油代替，是很有前景的，是我们今年做的事情。

　　第三，回收处理。讲到这里我想反过来说，实际上目前应该是先做回收处理，回收处理做完以后筛选过程中能够把梯次利用的电池做梯次利用储能，怎么回收处理的效果。

　　一开始我们在实验室拆了很多电池，去寻找或者找感觉怎么去回收，这是实验室做的，包括我们把各种主要的回收，包括提取里边的一些化学的元素。后来我们也尝试把它做成可以去工业化应用的设备，我们一开始没敢直接往那个去想，一开始把所有的功能设备实现了，这是我们第一代的，每一步都隔离了，把电池切割、筛选、分离等等。去年年底我们做了一个5000多亩/年的生产线，这里解决什么问题呢？解决大规模电池的高效率问题、快速回收，但是这里面要强调的就是，我这条生产线除了正负没法分开，所有的组份，包括第一步用水氧化的方法，电解液进行碳化，收集含氟的元素，用氧化钙处理，这个现在还没有加到里面。第二步，破碎了，到这个地方分离，包括隔膜，包括铜和铝分开，最后得到电解液处理了，铜和铝分开了、隔膜分开了，如果后边去深加工是另外的工艺了，这里面解决不了这个问题，但是这里面解决了电池回收工程化应用的技术路径。这是我们做的验证，效果还是很好的。

　　接下来就是我们做了这么多年技术，其实对于产业化的思考。因为我们做到最后，越来越发现电池的梯次利用回收处理不纯粹是技术问题，实际上也是一个管理问题，或者是一个制度问题。首先是梯次利用我们的一些认识问题，梯次利用其实还是两大块，安全性和成本。第二个，电池组怎么去快速的拆解，用人工拆解是不可能的，或者不现实的，从安全角度上、效果角度上是不现实的。也就是说怎么去快速的或者尽量人工去少参与的这样的拆解技术，我们一直在研究，一开始第一步，我们从模型来看，电池组拆成模块分几步，把这几步弄清楚以后，我们设计这个生产线，一开始这是我们最初打算做一条机械手，目前来说我们接触很多厂家都说比较难，说机器人只能干简单重复的问题，对于电池最终拆解来说，尤其废旧电池组，类型那么多，是比较难的事情。后来我们把汽车拆解和家电拆解的路线结合了一下，变成一种用自动的机械工具把电池拆开，这个生产线基本上年底就上了。

　　关于梯次利用。很多人就问我说，到底是做上大规模储能好，还是说做成移动基站这种直流电源甚至说我用这种低速的电动车上，到底是怎么去用好，其实我们这么多年研究，我们给了八个字，“因才而用，因地制宜”，他能干什么事就干什么事，电池的残余价值和电池的一致性，如果电池残余价值好、一致性好，就做大规模储能，如果电池比较差的，用在低速电动车上，反正发挥他最大的余热。再一个，整个链条上，大家都用的是积极参与，积极参与的前提是应该保障每个领域或者每个寿命周期的绝对安全，不能因为拆解可靠性下降，这是不可以的。

　　接下来是回收，回收最早起步于手机电池以及数码电池，因为那里面含的经济价值比较高，实际上我们做电池回收最主要的精力放在无害化处理，就是说我们三废应该怎么合理的去排放或者合理的去达标，甚至说我少排一点。第二，我在这个过程中尽量不产生污染，这里其实将来最大的效率还是解决了环境污染的问题，这是回收处理方面。

　　最后给大家快速的谈一下我们这几年的成果，得益于包括黄老师在内的业界同仁的支持，我们还是做了一些工作的。这是一些文章，要强调一下，这本书，出版社要出版，今年年底我们海外版权正式输出。第二个这是国家或者行业对我们研究成果的关注，毕竟实际上是整个新能源汽车产业不可或缺的环节，这个是梯次利用做储能围绕的电，希望做这行的踏踏踏实实去做。

　　最后，我们有一个期望，从能源循环的角度讲，如果去掉中间的能量浪费，希望一直循环下去，这样我们的新能源汽车产业才是可持续发展的。谢谢大家！