锂电池的“全生命周期管理”可以解决诸多应用问题

2020-09-10 17:31 ryder

近日,由上海空间电源研究所牵头、以“动力与储能电池系统全生命周期管理”为主题的第627次香山科学会议学术讨论会在上海召开。与会专家指出,我国应建立对动力与储能电池系统的全生命周期管理,加强资源综合利用,共同促进社会可持续发展。

锂电池困局待解

据中国化学与物理电源行业协会统计,中国已成为全球锂电池发展最活跃的地区。2016年,中国锂电池市场规模约为1115亿元,
动力锂电池需求605亿元,同比增长65.8%。2020年,动力电池需求量将达到2015年的5倍。

“虽然我国电池产量世界第一,但是单位产能利润低于日本。”上海市科委副主任秦文波在会议中指出,我国电池行业之所以出现高产量、低收益现象,原因在于缺乏自主知识产权。我国在锂电池的核心原材料及部件水平、制作工艺上,都与发达国家存在一定差距。

新能源汽车的续航能力是锂电池水平的突出反映。数据表明,2017年我国新能源汽车保有量为153万辆,预计2020年将突破500万辆大关。“但大多数电动汽车电池的续航能力,可能无法支撑车辆从上海跑到合肥。”一名与会专家说。

使用后的锂电池则留下了诸多隐患。此次会议执行主席、厦门大学教授、中国科学院院士孙世刚表示,废旧的锂电池存在爆炸等安全隐患,且对环境污染严重。


锂电池的“全生命周期管理”可以解决诸多应用问题
 
全生命周期管理可分为设计生产、一次使用和梯次利用与回收三个阶段。基于状态评估与预测的电池全生命周期管理,其核心还是对电池状态的在线诊断与预测。一方面,针对服役时间较长的电池系统,须对其不同生命阶段的性能进行评估与预测;另一方面,也需要对电池系统全生命周期下的安全性能演变进行评估。
 
当前锂电池生产、使用、回收等各环节监管还处于无序的状态,前期电池的设计生产阶段,相关机构还没有设立标准并进行有效监管。锂电池的设计是实现绿色环保化材料分解回收的前提基础。国家应明确相关法律制度,对生产品消费后的回收处理和再生利用阶段的责任归属予以规范;同时行政管理部门应加强市场调控、优化组织管理,进一步完善对全生命周期系统的监管机制。
 
此前动力电池回收利用并未引起广泛关注,主要由于早期电池质量稳定性差、难以形成规模化利用,而今年将迎来新能源汽车报废潮,动力电池回收的商业化之路即将开启。特别是2020年后,随着单一型号退役电池数量急剧攀升,梯次利用的规模效应和经济价值将极大体现。

有效监管亟待出台

在专家们看来,当前电池生产、使用、回收等各环节监管还处于无序的状态。

“前期电池的设计生产阶段,相关机构还没有设立标准并进行有效监管。”张剑波表示,锂电池的设计是实现绿色环保化材料分解回收的前提基础。

此次会议执行主席、中科院物理研究所研究员、中国科学院院士陈立泉认为,回收责任主体亟待规范。“究竟应当由谁来回收电池,是生产者还是使用者?这个问题应当得到重视。”

与会专家指出,国家应明确相关法律制度,对生产品消费后的回收处理和再生利用阶段的责任归属予以规范。同时,行政管理部门应加强市场调控、优化组织管理,进一步完善对全生命周期系统的监管机制。


制约锂电池储能产业发展的三大问题
 
1、安全性存在隐患:锂电池在过充、过放、过热和机械碰撞等内外部因素作用下,容易引起电池隔膜崩溃、内部短路,导致热失控进而引发安全问题;锂电池目前采用的电解液多为易燃或可燃的有机溶剂,增加了发生火灾的隐患。传统的安全消防措施往往并不能有效抑制锂电池的热失控,会造成初期火灾迅速蔓延,进而演变为大规模的火灾。
 
2、政策标准及技术规范发展滞后:锂电池储能产业还处于孕育期,政策仍将是驱动市场发展的主要动力。目前我国在该领域的相关战略和政策研究不充分,缺乏有效的引导政策和激励措施,不利于锂电池储能产业的进一步做大做强;我国锂电池储能的技术标准制定工作尚处于起步阶段,目前只发布了1项国标和3项团体标准。
 
3、技术标准滞后已成为影响行业规范化发展的主要症结,导致储能项目设计过于简单、性能指标模糊、检验测试缺乏和安全隐患大等问题。目前全国范围内还没有一家大规模的储能锂电池产品质量综合检验机构,部分检验项目和参数设置分布在全国十多个检验机构,大部分储能用锂电池产品的质量、安全性检验,特别是高电压、大电流、防爆等试验在国内仍处于缺失状态。

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