动力电池梯次利用关键技术与应用综述

近年来，随着新能源汽车产业的发展，动力电池迎来大规模退役，为避免资源浪费，延长电池使用寿命，对动力电池梯次利用技术的研究具有重大现实意义。为此从梯次利用技术的现状出发，分析国内外梯次利用项目和相关政策，对梯次利用过程中的检测、筛选、重组和均衡技术以及电池梯次利用在多种储能场景下的应用进行综述，并对锂离子电池梯次利用中的性能检测做出重点总结。最后总结了梯次利用在电池状态评估和梯次电池筛选上的技术难点与未来的研究趋势，指出以卡尔曼滤波为代表的模型驱动方法和以人工神经网络为代表的数据驱动方法的有机结合，可以有效提高电池状态评估与分选的效率，是重要的研究趋势；提出针对不同的电池工况和不同的梯次利用场景应具有多样性的检测和分选方法，并应制订具体标准；对梯次利用的级别、标准化程度以及退役电池回收体系几个方面的研究给出了合理的建议。     

退役动力电池一致性评估及均衡策略研究

电池梯次利用是处理动力电池庞大退役量的有效手段之一。针对退役电池梯次利用过程中分选技术进行研究,主要从退役电池SOC关键参数分布特性以及退役电池一致性控制策略分析两方面展开。提出主动被动协同均衡策略考虑电池参数的相关性,弥补了单一均衡方式的不足。同时提高充放电均衡控制的可靠性,实现了均衡效率的最优化。分析退役动力电池荷电状态数学模型,涵盖不同类型的退役动力电池的荷电状态。并进一步对退役动力电池储能系统荷电状态控制策略进行研究。基于主动被动协同均衡策略,分析多组退役电池储能单元的SOC一致性,为完善退役电池梯次利用一致性分选技术有所助益。     

基于衰退速度预测的退役电池剩余价值优化方法

针对动力电池衰退规律的不一致性和梯次利用寿命短等问题,提出了基于衰退速度预测的退役电池剩余价值优化方法.首先,采用灰色预测和最小二乘支持向量机的组合挖掘电池历史使用数据,预测退役电池的衰退规律;其次,以退役电池利用效益最高为目标函数,兼顾退役电池的折损成本,提出了全寿命周期下退役电池组动态运行方案;最后,使用动态数据实...     

动力电池健康因子提取实验研究

动力电池梯次利用技术是解决退役电池去处问题的关键技术,其中锂电池健康状态(SOH是分类、配组的关键参数。目前锂离子电池健康状态估算方法以离线测试数据为主,解决其准确性和效率问题是难点。本文从实验出发,以测试数据为依据,在室温测试环境下进行单体电池的充放电老化实验,研究电池衰退容量与充放电曲线、内阻关系,提取表征电池的健康状态因子。在实验结果基础上,通过统计方法分析表征电池健康状态的健康因子与电池衰退容量相关性,量化各健康因子与电池容量的紧密程度,为锂动力电池的健康评价、一致性筛选、分类与二次成组提供数据支撑。     

基于静动态一致性的退役动力电池模组阶梯式筛选方法

针对退役动力电池梯次用于电力系统等领域存在初始参数不一致、筛选重组复杂等问题,提出一种基于退役动力电池模组静动态特性的阶梯式筛选方法。首先,构建退役动力电池模组端电压、荷电状态(state of charge,SOC)、健康状态(state of health,SOH)及循环次数等参数间的关联特性,以电池模组内阻、剩余容量作为表征参数,采用密度权重Canopy改进的K-medoids聚类方法对外部特性参数相近的电池模组进行初次筛选;其次,将电池模组SOH动态一致性特性曲线作为表征对象,对其进行再次筛选;最后,采用非参数Bootstrap概率方法解析阶梯式静动态筛选下退役动力SOH估计的置信区间,评估动力电池模组筛选精度。结果表明,该文所提方法可将电池模组的筛选精度至少提高6.2%,为退役动力电池大规模筛选及梯次利用奠定理论基础。     

退役动力电池应用潜力分析

在国家政策的引导和推动下,我国新能源汽车产业发展迅猛,退役动力电池的处理和应用提上日程.动力电池梯次利用不仅可以缓解大量动力电池退役所带来的电池回收压力和环境污染问题,还可以实现电池价值和资源的最大化利用,同时有效降低电动汽车整车成本和电力系统储能工程造价.本文首先总结了国内电动汽车市场环境及退役动力电池梯次应用成功案例,然后对退役动力电池的经济成本和不同应用场景进行阐述,分析退役动力电池的应用潜力和发展前景,最后评估其梯次储能利用的优势和应用经济性.研究表明,随着退役动力电池数量的爆发式增长,退役电池在电网储能、通信基站等场景中的应用具有巨大的潜力,可以实现优化资源配置、确保供电可靠、稳定电力系统、提高电网安全性的目的,且相较于直接资源回收,将退役电池梯次利用的经济成本优势更加显著.最后对退役动力电池梯次储能应用进程进行总结和展望,为退役电池产业化回收利用的发展提供参考.     

电池剩余容量估算方法综述

为提高二次电池的利用率而将退役电池进行梯次利用,使得对退役电池的性能评估逐渐变得重要。在退役电池的性能评估和在对电池的剩余容量估算中,可求出电池的当前容量,并为退役电池的筛选和梯次利用提供判断依据。本文总结已有的对电池剩余容量估算方式及相关的对电池健康状态、剩余使用寿命的估算,并对电池剩余容量估算的前景做出展望。     

退役动力电池梯次利用关键技术及现状分析

随着电动汽车动力电池的第一个退役高峰期的来临,废旧动力电池的后续处理对环境和社会资源提出严峻挑战,储能电站是退役动力电池梯次利用的有效途径,研究退役动力电池梯次利用关键技术及其发展现状具有重大现实意义。针对梯次利用电池面临的主要问题及技术难点,首先详细介绍了国内外一些梯次储能示范工程,总结梳理了当前行业内存在的相关政策与标准。在此基础上,对退役电池梯次利用过程中的电池分类筛选、重组、热失控特征、均衡控制及电极材料回收等关键技术展开研究,并着重分析不同方法及控制策略的优缺点。最后结合国内外电动汽车发展趋势,对梯次利用电池的商业应用模式进行探讨与展望。     

梯次利用锂离子电池循环性能分析

电动汽车退役电池梯次利用技术对提高其全寿命周期利用价值、降低锂动力电池成本与缓解环境污染问题有着重要的意义。为了最大限度发挥梯次利用电池的价值,对其进行分选以及对其进行性能分析等方面的研究非常必要。从电池容量、内阻、荷电状态等几个关键指标出发,以某充换电站退役电池为研究对象,对电池模组和串联组进行了一系列充放电循环试验。对比分析了电池模组与串联组的容量、欧姆内阻、极化内阻等主要性能参数的衰变特性,研究结果对实现磷酸铁锂动力电池的梯次利用具有指导意义。     

基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法EI北大核心CSCD

对新能源汽车退役的动力电池进行梯次利用,可有效地提高储能电池的运行周期。根据退役后动力电池健康状态(state of health,SOH)的差异性,提出一种基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法。首先,考虑充放电深度对储能电池寿命的影响,提出基于荷电状态(state of charge,SOC)的储能电池有效容量估算方法,为储能电池梯次利用相关研究提供理论依据。其次,为有效延长储能系统运行寿命,根据电池SOH设置储能系统的动态安全裕度,提高储能系统配置及调控的准确性。最后,根据梯次利用储能系统设定好的动态安全裕度,综合考虑微电网群的供需平衡、联络线损耗、储能的运行寿命及成本等,合理地制定系统选址定容方案。仿真结果表明广泛的动力电池梯次利用有效地降低了投资成本,通过SOH监测设定调控动态安全裕度,降低微电网群储能配置成本,延长了蓄电池使用寿命。     

基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法

对新能源汽车退役的动力电池进行梯次利用,可有效地提高储能电池的运行周期。根据退役后动力电池健康状态(state of health,SOH)的差异性,提出一种基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法。首先,考虑充放电深度对储能电池寿命的影响,提出基于荷电状态(state of charge,SOC)的储能电池有效容量估算方法,为储能电池梯次利用相关研究提供理论依据。其次,为有效延长储能系统运行寿命,根据电池SOH设置储能系统的动态安全裕度,提高储能系统配置及调控的准确性。最后,根据梯次利用储能系统设定好的动态安全裕度,综合考虑微电网群的供需平衡、联络线损耗、储能的运行寿命及成本等,合理地制定系统选址定容方案。仿真结果表明广泛的动力电池梯次利用有效地降低了投资成本,通过SOH监测设定调控动态安全裕度,降低微电网群储能配置成本,延长了蓄电池使用寿命。     

梯次利用锂电池健康状态预测

从电动汽车中退役的锂电池在功能元件有效的情况下可进行梯次利用,针对退役锂电池处于离线状态且单体电池之间存在性能差异等问题,以锂电池欧姆内阻为研究对象,设计适用于梯次利用锂电池性能测试工况。基于锂电池一阶RC等效电路模型,研究基于增量式自回归模型(IARX)的健康特征数据提取方法,以此构建均值内阻、最小内阻和内阻-荷电状态(SOC)三种健康因子,建立健康寿命模型,提出基于多模型数据融合技术的锂电池健康状态(SOH)预测方法。实验和仿真结果表明:所建健康寿命模型适用于预测同种类退役锂电池SOH,验证了模型的有效性;基于多模型数据融合技术有利于提高锂电池SOH预测精度,验证了此方法的可行性。     

计及政策激励的退役动力电池储能系统梯次应用研究

针对退役动力电池在电网中的梯次应用问题,阐述了退役动力电池梯次利用的背景、研究进展、商业化运作水平,总结了国内外梯次利用项目及示范工程概况;分析了退役动力电池梯次利用的流程及其成本构成;基于退役电池二次循环测试数据,拟合了容量保持率与循环次数间的关系,提出了等效益折算的梯次利用电池储能系统成本竞争力评估方法,以3种典型应用场合为例进行了算例分析;在分析国内外储能系统直接补贴政策基础上,深入分析了补贴政策对退役动力电池储能系统成本竞争力的影响。结果表明:退役动力电池容量保持率0.6时,与常规电池储能系统相比,在削峰填谷、平抑分布式电源出力波动等场合具有成本竞争优势,而在备用电源领域,容量保持率接近0.8时具有成本竞争优势。     

考虑动力电池梯次利用的充电站容量优化配置

为提高电动汽车充电站储能系统稳定性、安全性和经济性,提出一种考虑动力电池梯次利用的充电站光储容量优化配置方法。首先,针对退役动力电池考虑了电池充放电深度和循环次数对使用寿命的影响,建立了退役动力电池容量衰减和寿命损耗模型,基于容量衰减和寿命损耗模型建立退役动力电池荷电状态(state of charge, SOC)与健康状态(state of health, SOH)耦合关系评价模型;其次,在SOC与SOH耦合关系评价模型的基础上,以充电站年净收益最优为目标函数建立充电站容量优化配置模型;最后,在满足一定能量交换策略的前提下,以某地区光伏储能电站为例对模型进行求解。通过算例分析得出：基于退役电池SOC与SOH耦合关系评价模型进行梯次利用的储能容量优化配置能使整个储能系统的功率峰值降低,且相较于无评价模型系统的功率更加平滑,有利于延长储能系统的寿命周期,提高了系统的稳定性和经济性。     

车用动力电池梯次利用回收风险与安全性研究

以某退役车用动力电池为对象,研究了动力电池梯次利用的容量和安全性变化,发现动力电池梯次利用时不论重组与否,电池一致性均较寿命区间内恶化更快,以此带来更多的安全问题。动力电池在寿命阈值以外的电池安全性能下降,不能通过加热和针刺安全性测试,电池在设计和生产时应更多考虑梯次利用时的安全性。同时,基于我国动力电池回收现状分析,动力电池梯次利用宜联合动力电池回收利用企业开展,以更好地落实《政策》对废旧动力电池回收的要求。在没有健全的追溯体系和监督机制约束下不宜广泛铺开动力电池梯次利用。     

基于退役电池在多储能场景下梯级利用的经济运行研究

为提高退役动力电池的利用率,降低储能系统成本,将退役电池梯次利用于对电池使用工况逐步温和的电动汽车充电站场景及家庭储能系统场景。在多储能场景下分析场景更迭时梯次电池容量保持率的变化以及梯次电池供求关系的变化对储能系统净收益的影响,通过优化各梯次储能系统的配置容量,以多储能场景年净收益最大为目标函数,构建了退役电池在多储能场景下梯级利用的经济性评估模型,并采用遗传算法求解模型。算例表明,退役电池在多储能场景下的梯级利用相较于其在单一场景中的二次利用可更大限度地发挥退役电池的残余价值,提高储能系统的经济效益。     

退役磷酸铁锂动力电池性能分析研究

随着电动汽车行业的快速发展,退役动力电池数量与日俱增。分析统计了某批退役磷酸铁锂动力电池的容量、内阻、容量保持率、容量恢复率等关键参数,发现退役电池的容量和内阻出现了较大程度的离散,在梯次利用前需重新筛选配组;此外,测试了其倍率性能、表面放热特性、高低温性能、循环寿命并拆解部分电池对电极材料的物相和表面形貌进行分析,结果表明,此退役电池仍具有较好的性能,可以在使用条件相对温和的领域进行梯次利用。     

不同场景下基于AHP-TOPSIS退役电池梯次利用综合评价

退役动力电池的综合利用是目前可再生能源发展迫切需要解决的问题，在计及电池容量损耗的基础上综合考虑退役电池在不同应用场景下的经济效益、运行效益、环境效益、安全性以及资源利用效率，基于AHP-TOPSIS构建综合评价模型。将某用户侧梯次利用储能电站和某通信基站作为算例，结果表明动力电池梯次利用在以上2个应用场景下具有一定可行性。     

大容量梯次利用电池储能系统工程技术路线研究

随着电动汽车电池的大量退役和电力储能需求的增长,动力电池退役后规模化应用于储能系统成为技术趋势之一,文章从工程角度梳理了动力电池梯次利用于电力储能的全过程技术路线,包括退役电池批量筛选、系统设计及集成、工程安装调试和运维等,并对各环节中的关键技术问题予以阐述,为大容量梯次利用电池储能工程提供参考。     

电动车退役电池梯次利用之储能性能及预测

退役动力电池的梯次利用有助于提高电池全生命周期的利用价值,降低储能装置成本,但其再利用于电力储能后的性能变化规律尚无确定性结论。以青岛薛家岛电动公交车充换电站退役电池为研究对象,抽样测试退役单体电池性能并分析了循环性能变化趋势,建立了退役电池容量预测模型,并对其验证。研究成果可用于电动汽车退役电池梯次利用于储能领域的筛选重组、运行参数设定。