動(dòng)力電池梯次利用標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀探討

周 媛,信 天,王 鑫,劉 亞

（山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院,山東 濟(jì)南 250102）

隨著電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,鋰離子電池得到了廣泛應(yīng)用,今后幾年退役鋰離子電池將快速增加。預(yù)計(jì)2020年累計(jì)退役量約達(dá)25 GW·h,2025年將累計(jì)超過90 GW·h。很多退役鋰離子電池的可用剩余容量達(dá)到額定容量的70%～80%,直接報(bào)廢會(huì)造成浪費(fèi),同時(shí),若缺乏有效的回收與梯次利用體系和標(biāo)準(zhǔn),將會(huì)影響電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)施,造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境問題[1]。

退役動(dòng)力電池梯次利用是在不增加資源的情況下延伸使用價(jià)值的一項(xiàng)工作,是一項(xiàng)增值服務(wù),符合國家的戰(zhàn)略需求。標(biāo)準(zhǔn)是技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的重要支撐,當(dāng)前動(dòng)力電池梯次利用生命周期各環(huán)節(jié)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)亟待完善和深入研究[2]。

針對(duì)動(dòng)力電池梯次利用的問題,相關(guān)部門從政策引導(dǎo)到標(biāo)準(zhǔn)制定等各層面已開始布局,以規(guī)范梯次利用市場(chǎng),促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。本文作者歸納了動(dòng)力電池梯次利用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),并進(jìn)行介紹,指出現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)存在的不足,提出相應(yīng)的建議,為有關(guān)企業(yè)、行業(yè)技術(shù)人員和政府監(jiān)管提供一定的參考,同時(shí)加深電池從業(yè)人員和相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解,對(duì)提高行業(yè)整體水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)價(jià)值。

1 標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

目前,已從標(biāo)準(zhǔn)化戰(zhàn)略層面構(gòu)建了國內(nèi)動(dòng)力電池梯次利用的標(biāo)準(zhǔn)體系框架,如圖1所示。

圖1 國內(nèi)動(dòng)力電池梯次利用標(biāo)準(zhǔn)體系框架Fig.1 Domestic standard system framework for echelon utilization of power batteries

目前,國內(nèi)適用于動(dòng)力電池梯次利用的通用標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 33598-2017《車用動(dòng)力電池回收利用 拆解規(guī)范》[3]、GB/T 34013-2017《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池產(chǎn)品規(guī)格尺寸》[4]、GB/T 34014-2017《汽車動(dòng)力蓄電池編碼規(guī)則》[5]和GB/T 34015-2017《車用動(dòng)力電池回收利用余能檢測(cè)》[6];梯次利用標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 34015.2-2020《車用動(dòng)力電池回收利用梯次利用 第2部分:拆卸要求》[7]、DB34/T 3077-2018《車用鋰離子動(dòng)力電池回收利用放電技術(shù)規(guī)范》[8]、DB31/T 1053-2017《電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池回收利用規(guī)范》[9]和DB44/T 1203-2013《電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力電池回收利用規(guī)范》[10];管理規(guī)范主要有GB/T 38698.1-2020《車用動(dòng)力電池回收利用管理規(guī)范第1部分:包裝運(yùn)輸》[11]。

國外涉及動(dòng)力電池性能、壽命和安全測(cè)試的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有ISO 12405-1:2011《電池包和系統(tǒng)的測(cè)試規(guī)范-大功率應(yīng)用》[12]、ISO 12405-2:2012《電池包和系統(tǒng)的測(cè)試規(guī)范-高能應(yīng)用》[13]、IEC 62660-1:2010《用于電動(dòng)道路車輛推進(jìn)的次級(jí)鋰離子電池-性能測(cè)試》[14]、IEC 62660-2:2010《二次鋰離子電池用于電力道路的推進(jìn)車輛-可靠性和濫用測(cè)試》[15]、IEC 62660-3:2016《二次鋰離子電池用于電力道路的推進(jìn)車輛-安全要求》[16]、IEC 62281:2016《運(yùn)輸過程中一次和二次鋰電池和電池組的安全性》[17]、IEC 62619:2017《二次電池和包含堿性或其他非酸性電解質(zhì)的電池-工業(yè)二次鋰電池和電池的安全要求》[18]和UL 1642:2013《鋰離子電池的安全性測(cè)試》[19],但與電池梯次利用相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)目前僅有UL 1974:2018《再利用電池的評(píng)估》[20]。

2 國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 通用標(biāo)準(zhǔn)

通用標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 33598-2017、GB/T 34013-2017、GB/T 34014-2017和GB/T 34015-2017。 這4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布單位都是國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,具體實(shí)施日期、適用范圍和主要內(nèi)容見表1。

表1 國內(nèi)適用于動(dòng)力電池梯次利用的通用標(biāo)準(zhǔn) Table 1 Domestic general standards for echelon utilization of power battery

GB/T 33598-2017可以指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行電池拆解,為企業(yè)安全高效地進(jìn)行電池拆解提供技術(shù)依據(jù);GB/T 34013-2017明確規(guī)范了電池尺寸,引導(dǎo)減少電池規(guī)格數(shù)量;GB/T 34015-2017是廢舊動(dòng)力電池余能檢測(cè)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),可為梯次利用提供安全保障;GB/T 34014-2017規(guī)范了動(dòng)力電池編碼,可以促進(jìn)梯次利用電池溯源管理。

2.2 梯次利用標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)行梯次利用標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 34015.2-2020、DB34/T 3077-2018、DB31/T 1053-2017和DB44/T 1203-2013等。GB/T 34015.2-2020由國家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布;DB34/T 3077-2018由安徽省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布;DB31/T 1053-2017由上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布;DB44/T 1203-2013由廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布。這表明,我國從國家到地方,動(dòng)力電池梯次利用方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都在逐步完善,能更好地發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的支撐和引領(lǐng)作用,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。這4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的具體實(shí)施日期、適用范圍和主要內(nèi)容見表2。

表2 國內(nèi)動(dòng)力電池利用標(biāo)準(zhǔn) Table 2 Domestic utilization standards of power battery

為應(yīng)對(duì)動(dòng)力電池梯次利用產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和配套法規(guī)不健全等問題,國內(nèi)部分行業(yè)協(xié)會(huì)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟制定了梯次利用的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),助力產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。從全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)上查到的有關(guān)動(dòng)力電池梯次利用團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)[21-27]具體見表3。

表3 國內(nèi)動(dòng)力電池梯次利用團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn) Table 3 Domestic group standards for echelon utilization of power battery

GB/T 34015.2-2020主要用來指導(dǎo)動(dòng)力電池的拆卸,從2020年10月1日開始實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步完善了動(dòng)力電池梯次利用標(biāo)準(zhǔn)體系,具有重要的指導(dǎo)作用。北京資源強(qiáng)制回收環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟和中國通信企業(yè)協(xié)會(huì)針對(duì)梯次利用的應(yīng)用場(chǎng)景（電動(dòng)自行車、低速電動(dòng)車、儲(chǔ)能和通信）制定了相關(guān)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了相應(yīng)有針對(duì)性的要求,對(duì)梯次利用電池的合理使用提供了參考依據(jù)。

2.3 管理規(guī)范

GB/T 38698.1-2020由國家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布,于2020年10月1日開始實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)適用于電動(dòng)汽車退役鋰離子動(dòng)力電池包、模組、單體的包裝和道路運(yùn)輸,規(guī)定了車用退役動(dòng)力電池回收利用包裝運(yùn)輸?shù)男g(shù)語和定義、分類要求、一般要求、包裝要求、運(yùn)輸要求以及標(biāo)志要求,為企業(yè)包裝運(yùn)輸提供了指導(dǎo),促進(jìn)退役動(dòng)力電池梯次利用可持續(xù)發(fā)展。

中國通信企業(yè)協(xié)會(huì)制定的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CAICI 3-2018《通信行業(yè)梯次利用鋰離子動(dòng)力電池經(jīng)營企業(yè)管理規(guī)范》在2018年8月1日開始實(shí)施,規(guī)定了通信行業(yè)梯次利用鋰離子動(dòng)力電池經(jīng)營企業(yè)的資質(zhì)、產(chǎn)品銷售和回收的要求,適用于通信行業(yè)梯次利用鋰離子動(dòng)力電池。

3 國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

北美梯次利用動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)UL 1974:2018《再利用電池的評(píng)估》概述了如何進(jìn)行分類,識(shí)別電池的健康狀況,確定繼續(xù)使用的可行性,保證再利用電池的安全性和可靠性。UL 1974明確了梯次利用電池的技術(shù)要求、梯次利用工廠的技術(shù)要求和梯次利用電池的有效識(shí)別,以幫助梯次利用企業(yè)對(duì)退役電池梯次利用流程實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理。

4 啟示與展望

動(dòng)力電池梯次利用已引起廣泛關(guān)注,但目前發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)仍無法滿足行業(yè)的需求。存在的問題和措施建議主要有以下幾點(diǎn):

①目前動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)主要是面向退役電池進(jìn)行回收利用。電池類型不同,應(yīng)用場(chǎng)合不同,相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)和測(cè)試方法也有所不同。針對(duì)特定的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行梯次利用,電池需符合與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景匹配的標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)范的相關(guān)要求,在挑選、測(cè)試和重組等環(huán)節(jié)如何進(jìn)行評(píng)估和檢測(cè),梯次利用電池測(cè)試項(xiàng)目是否符合終端標(biāo)準(zhǔn)的需要,都缺少指導(dǎo)性操作手冊(cè)或標(biāo)準(zhǔn),需要國家相關(guān)政策與標(biāo)準(zhǔn)的支持和規(guī)范。需要盡快建立與完善特定梯次利用應(yīng)用場(chǎng)景的國家規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)體系。

②動(dòng)力電池規(guī)格多樣,汽車用動(dòng)力電池模組設(shè)計(jì)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化,生產(chǎn)大都是按照具體車型的需要來進(jìn)行設(shè)計(jì);電池包參數(shù)、設(shè)計(jì)理念和結(jié)構(gòu)存在較大差異,且同款電芯使用后性能也有所不同,再次成組難以保證一致性。動(dòng)力電池梯次利用需要對(duì)不同來源和規(guī)格的退役電池進(jìn)行回收、分揀,并重新整合,導(dǎo)致梯次利用的難度和成本增加。有必要統(tǒng)一電池模組設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn),將梯次利用融入動(dòng)力電池設(shè)計(jì)和制造過程,加快制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),以提升退役電池梯次利用的效率。

③退役電池梯次利用的篩選、分級(jí)和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)不完善,分選測(cè)試再成組方法仍處于研究階段;同時(shí)缺乏質(zhì)量管控標(biāo)準(zhǔn),將影響梯次利用電池的性能、一致性、安全性和穩(wěn)定性。缺乏可依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和合適的檢測(cè)程序,也導(dǎo)致改裝退役電池的企業(yè)需要承擔(dān)更高的技術(shù)成本和風(fēng)險(xiǎn)。

④雖然已經(jīng)制定和發(fā)布了動(dòng)力電池回收利用相關(guān)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn),但針對(duì)梯次利用各環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)仍不充分,如動(dòng)力電池退役判定檢測(cè)技術(shù)和梯次利用電池剩余價(jià)值評(píng)估技術(shù)等。需要逐漸完善梯次利用電池標(biāo)準(zhǔn),用標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,更好地保證退役電池梯次利用標(biāo)準(zhǔn)化和梯次利用電池的安全性,為行業(yè)健康有序發(fā)展提供重要保障,同時(shí),為更好地監(jiān)督管理動(dòng)力電池梯次利用提供技術(shù)支撐。

⑤在電池篩選與測(cè)試方面,目前多數(shù)是將傳統(tǒng)單體電池的測(cè)試和評(píng)估技術(shù)簡(jiǎn)單平移后直接應(yīng)用在模組上,而梯次電池模組的老化和不一致狀態(tài)不同,檢測(cè)和評(píng)估方法應(yīng)有所不同,因此缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。退役電池拆解進(jìn)行梯次利用時(shí),要經(jīng)過品質(zhì)檢測(cè)、安全性評(píng)估、循環(huán)壽命測(cè)試等,然后進(jìn)行篩選分級(jí)重組,再實(shí)現(xiàn)梯次利用。梯次利用是熱點(diǎn)和難點(diǎn),突破各類技術(shù)難題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,有利于健全梯次利用標(biāo)準(zhǔn)體系,實(shí)現(xiàn)退役電池規(guī)范化梯次利用。

作為電池產(chǎn)品的檢測(cè)機(jī)構(gòu),應(yīng)充分發(fā)揮市場(chǎng)監(jiān)管的職責(zé),及時(shí)關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)和差異,加快推進(jìn)動(dòng)力電池退役判定檢測(cè)技術(shù),監(jiān)管市場(chǎng)準(zhǔn)入門檻,在保障該類市場(chǎng)有序發(fā)展的同時(shí),將使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮到最大化。