近期央视名为《百辆纯电动公交车将报废,退役电池回收被“抢”》的报道引发了新能源行业对动力电池回收利用的再次关注。自电动汽车推广之初起动力电池的续航性能、充电速度、安全性及寿命就一直是行业关注的焦点。随着近年来动力电池技术的持续发展,充电速度、续航里程已经不是电动汽车推广所面临的不可逾越的障碍,电动汽车凭借其舒适性及操控性获得了越来越多客户的认可。

随着电动汽车近年来市场保有量的快速提升,电动汽车动力电池的回收利用市场逐步发展壮大。通常乘用车辆电池寿命为7~8年20万公里以上,而从2013年新能源汽车开始大规模推广到现在,刚好进入第一代动力电池退役的高峰期。据统计,2020年我国动力电池累计回收利用量将达到20万吨(约25GWh);而到了2025年,动力电池累计回收利用量将达到78万吨(约116GWh)。在这其中,约有55万吨(占总回收利用量的70%)动力电池可以进入梯次利用环节。针对电池模组的回收利用问题,专业从事新能源行业及系统解决方案的高科技公司——英飞源技术推出了模块化解决方案。

目前退役动力电池的处理主要有两种方式。一是再生利用,即将电池拆解,提取出镍、钴、锰、铝等材料再次利用。二是梯次利用,用于储能系统、移动电源、通信基站备份电源等。上汽五菱就在广西建了首个动力电池梯次利用储能系统,该系统蓄电量高达1000千瓦时,具备250千瓦的额定功率。系统采用宝骏E100、宝骏E200研发阶段的退役动力电池搭建,通过充分挖掘该退役电池剩余利用的储能残值,将电池检测重组达到可利用标准后再进行循环使用。英飞源选择的是动力电池的梯次利用方式。

动力电池在汽车内部主要以电池Pack(电池包)的形式集成,电池包被回收以后还需要拆散成单颗电芯,然后做剩余寿命检测,再进行分选、系统集成。经过多道程序之后,再投入到低速电动车、电动自行车、储能设备等应用中。但是不同的车型有不同的电池pack设计,其内外部结构设计,模组连接方式,工艺技术各不相同,意味着不可能用一套拆解流水线适合所有的电池pack和内部模组。梯次利用最合理的应该是拆解到模组级,而不是电芯级,因为电芯之间的连接通常都是激光焊接或其他刚性连接工艺,要做到无损拆解,难度极大,考虑成本和收益,得不偿失。电池模组的整体利用也面临着不同的车辆退役电池性能参数参差不齐等问题,针对退役电池梯次利用,英飞源推出了电池模组的模块化解决方案:

该方案采用英飞源AnyConvert系列双向DCDC及ACDC模块。不同的退役电池单独通过双向DCDC模块连接到直流母线上,直流母线再通过双向ACDC模块连接至三相电网从而实现储能与充放电。方案有如下优点:

无须拆解电池包,整包测试后直接使用,减少电池梯次利用复杂的筛选环节,降低梯次电池重新使用的成本。

全隔离设计,消除了由于不同的电池组并联之间产生的环流问题,适应各类电池,每路电池之间充电、放电互不影响。

模块自带CAN通信,可直接与BMS通信。

积木式模块扩展,系统可带电进行模块增减更换维护,10分钟内可完成单个模块更换;模块化冗余并联避免了资源浪费;支持多种能源接入,方便灵活。可以接入不同电池厂家的电池,提高系统灵活性。 

AnyConvert系列模块是英飞源针对储能应用而开发的高性能双向模块,可以实现ACDC及DCDC的双向能量变换,该系列产品主要包括BEG系列ACDC模块及BEC系列DCDC模块,尺寸与传统REG系列整流模块一致,可根据实际应用场景的需求随意搭配各类模块,从而实现不同功率的储能及充电。

BEC75050双向直流变换模块具有如下特点:

  • 采用高频SiC-MOSFET软开关技术,实现高效率、高功率密度、高扩展能力

  • 单一模块实现DC/DC双向变换功能,潮流方向变化时可平滑过渡

  • 内置高频隔离变压器,保障双向变换模块的高可靠性

  • 电池侧电压范围宽300Vdc~750Vdc,适合所有动力电池电压输入

  • 可多模块并机工作,适合不同型号退役电池同时使用

英飞源的AnyConvert系列双向功率变换模块已经在上海、福建、青岛、湖南、四川等多地的储充站点展开应用。

英飞源作为电能变换领域的铺路石,愿意为客户的发展提供坚实的技术后盾,持续为客户创造最大价值。