動力電池梯次利用可行性及其應用場景

趙小羽 黃祖朋 胡慧婧

摘 要：隨著新能源汽車行業持續穩定的發展，未來幾年將會有大量的新能源汽車動力電池退役，如何對這些退役電池進行合理有效的處置成為了社會普遍關注的焦點。基于此，文章對退役動力電池的電性能進行了研究，證實了退役動力電池進行梯次利用的可行性。在此基礎上，文章進一步提出了梯次利用可能的應用場景，為新能源汽車退役動力電池的市場挖掘及價值最大化利用提供了思路。

關鍵詞：新能源;動力電池;退役電池;梯次利用;應用場景

中圖分類號：U469.7? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）12-25-03

Abstract： With the sustainable and stable development of the new energy vehicle industry， a large number of new energy vehicle power batteries will be decommissioned in the next few years. How to deal with these decommissioned batteries reasonably and effectively has become the focus of social attention. Based on this， the paper studies the electrical performance of decommissioned power batteries， and confirms the feasibility of using decommissioned power batteries in cascade. On this basis， this paper further proposes the possible application scenarios of cascade utilization， providing ideas for discovering the market and maximizing the value of retired power batteries of new energy vehicles.

Keywords： New energy; Power battery; Retired batteries; Repurposing; Application scenarios

引言

在政府的大力支持和推動下，近10多年來中國的新能源汽車行業發生了翻天覆地的變化。在未來的十幾年里，中國的新能源汽車行業仍將處于發展的戰略機遇期[1]。新能源汽車行業快速發展的同時，也帶動了上下游行業的蓬勃發展，最為顯著的是動力電池行業[2]。目前，我國的動力電池產銷量已經位列全球第一，動力電池的設計及制造技術也處于全球領先地位，電池的電性能及制造成本有著巨大的優勢。盡管如此，當前我國動力電池的采購成本仍然占據了整車成本的30%～50%，如何進一步降低其使用成本成為了新能源汽車企業的燃眉之急[3]。動力電池進行梯次利用，滿足不同的場景使用需求，從多方面、多層次、最大化地挖掘動力電池的價值，降低其在新能源汽車上的使用成本，成為了車企重點關注的焦點。本文即是在此背景下開展研究工作，探索動力電池從新能源汽車上退役后繼續梯次利用的可行性，并分析其可能的應用場景。

1 退役動力電池現狀及發展趨勢

我國的新能源汽車產銷量已經連續多年蟬聯了世界冠軍。截止到2018年底，我國新能源汽車產銷量分別為127萬輛和125.6萬輛。同比分別增長59.9%和61.7%。預計到2020年，我國的純電動汽車和插電式混合動力汽車的生產能力將達277萬輛。伴隨著新能源汽車的快速發展，從2012開始，我國鋰離子電池年產量逐年上升。進入2018年后，在電動汽車快速增長的帶動下，我國鋰離子電池產量呈現高速增長態勢[4]，達到了70GWh的規模（圖1A）。2019年我國新能源汽車動力電池裝機量約為95.9GWh，相比2018年，同比增長約37%。預計到2020年我國動力電池市場需求將達126.8GWh。受限于動力電池的循環壽命，未來幾年，動力電池將會逐步退役，報廢的動力電池數量極為龐大[5]。預計到2020年，報廢量將達9.6GWh（圖1B），約14.9萬噸;到2025年，動力電池報廢量將達52.4GWh，約60.2萬噸。大量的退役電池給梯次利用行業帶來了契機[6]。

2 退役動力電池的電性能分析

2012年前生產出來的動力電池電性能相對較差。本文選取了一批從“十城千輛工程”中的大巴車上退役下來的動力電池進行分析，這些動力電池在大巴車上運行了將近3年的時間。其剩余電性能如表1所示：

從上表的測試數據可知，退運電池的電性能普遍降低，可用容量下降25%-45%，內阻增大1-2倍，充放電倍率小于0.5C，低溫充放電性能較差。盡管如此，這些退役動力電池在容量保持率、充放電效率等方面還有不錯的性能，可以用于一些工況比較溫和、淺充淺放、工作環境在在0℃以上的場景中。

近些年來，隨著我國動力電池在材料性能、制造工藝、電池一致性、循環壽命、能量密度、安全性等方面取得重大突破，退役動力電池的電性能得到了巨大的提升。本文對某款18650型磷酸鐵鋰動力電池進行循環壽命測試，如圖2所示，在室溫下以0.5C進行充電、1C進行放電，充放電截止電壓分別為4.2V和2.75V。當動力電池的可用用量降低至初始容量的80%時，循環壽命為1200次，遠遠超出了新能源汽車對動力電池的循環壽命要求（國家對于新能源汽車的質保要求為8年或12萬km內動力電池的衰減不超過20%，以新能源汽車平均續駛里程為300km來計算，12萬km相當于400次的循環壽命）。

3 皮卡未來市場預測

從政策來看，預計隨著近年來皮卡進城政策解禁，微卡政策加嚴等政策利好影響，市場呈現高速上揚的態勢，市場規模進一步擴大;預計到2023年皮卡市場銷量比2017年銷量翻倍，約占整車市場銷量4%。2021年國六排放升級實施，預期短期對柴油車型產生一定影響，汽油比例增加。

從市場來看，受消費升級的影響，市場對乘用車化皮卡需求變大，皮卡中高端車型增長率較高，低端皮卡逐步取代輕貨產品。

4 皮卡市場競品分析

市場占有率來看，第一陣營長城、江鈴、日產和五十鈴三家市占率近70%，仍處于市場壟斷地位;從各品牌來看，江西五十鈴和長安2017年增長迅猛，增量、增幅、市占率較2016年均有大幅提升。

小型皮卡市場主要競品為長安神騏、江鈴寶典;中型皮卡市場主要競品為長城風駿、黃海N2;大型皮卡主要競品為五十鈴D-MAX、黃海N3。其中市場主流車型中包含長短軸的變化，乘客艙包含一排、一排半、雙排的布局，貨箱包含皮卡貨箱、卡車貨箱的形式，可衍生出多種皮卡系列車型滿足市場需要。豐富的車型配置可提供商用、家用的多種選擇，呈現產品的多樣性和卓越的綜合多功能性。其技術先進性可滿足未來 5-10年內產品升級和基于此平臺兼顧傳統和新能源車型開發的要求，實現既能向上拓展市場，又能夠滿足未來市場銷量的需求。

5 結論

綜上所述， 隨著新消費群體的出現，皮卡車企不斷加大設計投入，使車型年輕化，配置高端化，擺脫低端貨車形象，提升性價比。目前上市的新銳車型，既有正向開發，也有逆向開發的產品，但基本上都采用了全新的造型設計，不僅高顏值頗具現代感，而且還融入了SUV與概念車型的設計元素，內飾及功能性配置愈加趨向轎車和SUV的乘用車風格化，如中控彩色大屏、ESP+TPMS、在線互聯智能聯網系統、語音識別、倒車影像、購物和遠程控制、安全氣囊、多功能方向盤、后視鏡電動調節、大燈高度電動調節、多側踏板和皮革座椅等轎車和SUV乘用車化配置，可極大程度滿足人們對安全性、操控性的需求。隨著我國皮卡產品的更新換代不斷與國際接軌以及社會分工不斷細化，隨著政策的逐步解禁，皮卡市場的銷量會穩步提高。

參考文獻

[1] 王蕊.長城皮卡備戰新風口汽車觀察 2018， （10） ：52-53.

[2] 張穎.商用車將更加注重效率和全生命周期成本汽車與配件 2018， （12）：4.

[3] ??? 王鳳英.長城汽車的聚焦戰略[J].時代汽車，2014，（11）：68-69.

[4] ??? 劉剛.國產"皮卡"汽車市場分析[J].世界汽車，1999，26-27.

[5] ??? 商車.皮卡之王拓陸者再戰中國最高級別越野賽事[J]. 商用汽車新聞，2013，（0Z4）：17.

[6] ??? 徐蓓.皮卡市場仍是北美諸雄爭奪焦點之一[J].汽車與配件，2008， （43）：76-78.