二手电动汽车电池的第二次生命

当电动汽车(EV)驶离道路时，汽车电池会发生什么变化?锂离子电池在电动汽车中的命运对于制造商、政策制定者和电动汽车车主来说都是一个重要的问题。金宝博的网址如今，电动汽车仍只占汽车市场的一小部分。许多从公路上掉落的电池被用于评估一系列重复使用和回收的选择。在电池被回收之前关键能源材料在美国，在二次应用中重复使用电池是一种很有前途的策略。

电池重复使用或二次使用的经济潜力可能有助于进一步降低电动汽车电池的前期成本，并提高二手电动汽车的价值。鉴于电动汽车市场的不断增长，二次电池也可能代表公用事业和电力消费者的低成本存储市场。但为了实现电动汽车电池的广泛再利用，政策将在减少障碍和确保负责任、公平和可持续的做法方面发挥重要作用。

今天，我将为加州锂电池回收咨询小组关于电动汽车电池的重复使用;该咨询小组的目标是提出建议，以确保在加州销售的电动汽车电池100%被重复使用或回收。在这篇博客中，我描述了当前的行业格局，并解释了二次使用电动汽车电池的潜在用例。本博客总结了简要白皮书我和来自加州大学戴维斯分校的研究人员一起为这个小组开发了这个软件。

二次电池市场

随着电动汽车市场的增长，二次电池的供应也将增长。金宝博的网址来自学术研究和行业报告的预测估计了一个范围112 - 275妇女和到2030年，全球每年将有一批二次寿命电池可用。作为背景，这超过了200倍2018年美国安装的全部能源储存(~ 780兆瓦)。

据估计，到2027年，加州将成为美国最大的电动汽车市场4.5万块电动汽车电池将被淘汰国家所有。假设每个电池的保守容量(25千瓦时)，这相当于金州的可用存储超过1千瓦时/年。

为什么电动汽车电池可以重复使用

电动汽车中使用的锂电池在使用8到12年后可能会被保留下来超过三分之二的可用能源储存．根据使用情况，二手电动汽车电池在二次应用中可以额外提供5-8年的使用寿命。

电池保留和快速放电的能力会随着使用和时间的推移而降低。电池在特定速率下能释放多少次储存能量是退化的函数。重复利用电池的最大存储潜力，快速充放电循环，暴露在高温下都有可能降低电池性能。我把电池退化分解成上一篇博文．

考虑到电动汽车电池所经历的轻负荷循环，一些退化最小、没有缺陷或损坏的电池模块可能会被翻新并直接重复使用，作为同一型号汽车的替代品。包括日产和特斯拉在内的主要汽车制造商，提供了重建或翻新的电池组用于购买或保修更换电动汽车的原始电池组。

使用能量储存的价值

二次电池储能系统的经济性还取决于与新电池储能系统竞争的改造系统的成本。使用过的电池要用作固定存储，必须经过几个过程，目前这些过程既昂贵又耗时。每个电池组都必须进行测试，以确定电池的剩余健康状态，因为每个退役系统的剩余健康状态会因气候和个人驾驶行为等因素而有所不同。然后电池必须完全放电，重新配置以满足其新应用的能量需求;在许多情况下，在模块测试之前，电池组会被拆卸，配备新的电池管理系统(BMS)，然后重新包装。

根据所有权模式和二次寿命电池的前期成本，估计二次寿命电池的总成本范围从40 - 160美元/千瓦时．这与新电动汽车电池组的成本相比2019年底为157美元/千瓦时．国家可再生能源实验室(NREL)也创建了一个公开提供的电池二次使用再利用计算器这包括人工成本、保修、初始电池尺寸和成本等因素。下图说明了二次使用中重新使用的电池的潜在成本结构，其中购买价格是为使用过的电池支付的最大值。如果这一价值能够传递给原车主，就可以帮助支付电动汽车的成本。

比较新的和重新使用EV电池组的成本

分布式储能的大多数应用都有相当长的停机时间，因为电池没有被循环。因此，当电池系统同时提供多种服务时，二次寿命电池提供了最大的经济效益。将服务捆绑在一起，以提高能源存储的经济性称为值叠加。

例如，消费者可能会安装所谓的表后存储，主要是为了通过避免需求费用(即与高负荷相关的额外电力成本)来降低电力成本。客户可能还看重停电时的弹性。在计价器后面和前面，分布式存储可以为电力公用事业提供一系列服务包括减少建造新发电厂的需求，或平衡电力供应或需求的巨大变化。在商业市场上，电池存储(新的或旧的)的一个关键挑战是如何捕捉每一个价值流。

一个主要的障碍将是为电池在这些存储市场中执行某些服务的增强能力制定公平的补偿。最重要的是，这些电池提供的服务的价值必须彻底量化，以减少不确定性。

客户能源管理

有多种选择“在计价器后面”为客户部署能源存储，降低能源成本，提高系统弹性。

使用时间率(TOU)费率结构通过在高峰时段收取更高的电费，鼓励客户将能源使用转移到非高峰时段。产能招标转化为需求响应是奖励商业客户在短时间内减少负载的另一种机制。在这些情况下，储能的实现是在电力更便宜的时候充电，然后在有利于减少客户负荷的高峰时段放电(这被称为“调峰”)。

随着分时电价趋向于夜间，在表后负荷转移应用中使用二次电池也提供了环境效益，因为它们在白天使用更清洁的电力充电，然后取代了原本由天然气峰值电厂提供的能源需求。

电池存储也可以用来直接平衡风能和太阳能发电的间歇性。存储使客户能够在现场发电超过需求时利用时间;能量可以储存，然后释放以填补“间歇”时期。现场存储也可以提供比净计量更大的价值某些类型的私有系统．

公用事业规模服务

分布式能源存储可以为电力公用事业提供许多服务。如前所述，二次寿命电动汽车电池和更广泛的分布式能源存储的一个关键障碍是捕捉这些不同价值流的能力。存储可以提供四种一般类型的网格服务:

• 频率调节-广泛描述电网维持发电和负荷(需求)之间平衡的需求
• 传输和分配-升级这一基础设施的成本很高，而存储可以提供帮助缓解交通拥堵
• 纺纱储备——为突发事件准备的备用生成，通常在短时间内可用
• 能源套利-储存白天产生的过剩能源，并在需求超过发电量时提供充足的资源。

现有落后计量试点项目

目前有几个试点项目用于客户能源管理策略中的二次生命lib，范围从小型到大型客户(表)。例如，日产位于法国巴黎的欧洲总部采用了由12个二次使用的日产Leaf电池组成的192kWh/144kW系统。该系统允许总部管理需求，并利用分时电价。

加州大学戴维斯分校的罗伯特·蒙达维研究所是另一个与太阳能光伏配套的表后系统的例子。在加州能源委员会(CEC)赞助的一个项目中，一个由18个重新改造的日产leaf电池组组成的300千瓦时系统被组装在一个集装箱内。

在更大的客户需求端，日产，伊顿，BAM和移动之家之间的合作努力已经导致安装了一个第一生命/第二生命混合系统在荷兰阿姆斯特丹的克鲁伊夫竞技场。该系统由148个日产Leaf电池组成，具有3兆瓦的电力容量和2.8兆瓦时的电力存储容量。电池系统有助于降低能源成本，并为场馆提供长达一小时的备用电力。2016年，一个13兆瓦时的系统在德国吕南投入使用，该系统基于1000个宝马i3包其中90%是二次电池．

制定电池再利用政策

虽然没有统一的全球或区域政策来管理电动汽车电池的再利用和回收，但近年来人们对寿命结束(EOL)管理问题的关注有所增加。

EOL管理的一个关键挑战是共享关键数据，如电池制造商、正极材料、电池状况和使用历史，沿着价值链向下到潜在的二级市场或回收商。全球电池联盟(GBA)成立于2017年，由70家公共和私营组织合作成立，目标是建立一个可持续的电池价值链，包括重新利用和回收。GBA“电池护照”旨在通过标准化标签和创建电池信息数据库来改善价值链上的数据共享。共享电池数据可以降低电池再利用的成本，提高电池再利用的价值主张。

电池再利用的另一个关键挑战是物流。从车辆中取出的旧电池被认为是危险废物，因此受到危险废物运输限制的管制。运输和聚合旧电池的成本和挑战也是广泛再利用的障碍。

的浪费的层次结构是一个考虑废旧电动汽车电池命运的有用框架:首先减少，其次是再利用、回收、能量回收，最后是处理和处置。电动汽车已经有了显著的表现环境效益与传统汽油车相比;金宝博的网址鼓励电池重复使用和确保适当回收是进一步提高电动汽车可持续性的重要战略。

现有的二次生命试点项目

导致实体	位置	(年代)	能力
爱尔兰联合技术研究中心有限公司	法国巴黎	2017 -	88千瓦时(Kangoo包数量不详)
爱尔兰联合技术研究中心盖茨黑德学院	桑德兰，英国	2017 -	48千瓦时(3片Leaf pack, 50千瓦光伏容量)
日产	法国巴黎	2017 -	192千瓦时(12片叶子包)
亚琛工业大学	德国亚琛	2017 -	96千瓦时(6包)
Kempten City, Allgäuer Überlandwerk GmbH	Kempten、德国	2017 -	95千瓦时(6个Kangoo包，37.1千瓦光伏容量)
特尼城，ASM特尼	特尔尼,意大利	2017 -	66千瓦时(Kangoo包号不详，200kw光伏容量)
戴姆勒，Getec Energie, The Mobility House, Remondis	Lunen、德国	2016 -	12 MW, 13 MWh (1000 i3包，90%二次寿命)
尼桑，伊顿，BAM，移动之家	荷兰阿姆斯特丹	2019 -	3 MW, 2.8 MWh(148个Leaf包，42%的二次使用寿命)
戴姆勒，移动之家，GETEC ENERGIE，梅赛德斯-奔驰能源	Elverlingsen、德国	到2020年	20mw, 21 MWh(1878包，40%二次寿命)
移动之家，奥迪	柏林,德国	2019 -	1.25 MW, 1.9 MWh(20个e-tron包，100%二次使用)
恩德萨的UPC SEAT	西班牙马拉加	2016 -	37.2 kWh(4插电式混合动力车，8 kW PV)
宝马，瀑布，博世	德国汉堡	2016 -	2 MW, 2.8 MWh (2600 i3模块)
雷诺，互联能源有限公司	比利时	2020 -	720kwh, 1200kw (Kangoo包数量不详)
日产，WMG:华威大学，Ametek, Element Energy	联合王国	2020 -	1兆瓦时(50片Leaf包)
加州大学戴维斯分校，加州能源委员会，日产	戴维斯，加利福尼亚州，美国	2016 -	260 kWh(864个Leaf组件，100 kW PV)
宝马,EVgo	美国加州洛杉矶	2018 -	30kw, 44kwh (2 i3包)
加州大学圣地亚哥分校，宝马，EVgo	圣地亚哥，加利福尼亚州，美国	2014 - 2017	108千瓦、180千瓦时(mini E包数量不详)
通用汽车、ABB	美国加州旧金山	2012	25千瓦，50千瓦时(5伏包，74千瓦光伏，2千瓦风力涡轮机)
丰田	美国黄石国家公园	2014 -	85千瓦时(208个凯美瑞模块)
Nuvve，特拉华大学，宝马	美国纽瓦克	2019 -	200kw (mini E包数量不详，另集成V2G)
日产住友(4R能源)，绿色充电网络	日本大阪	2014 -	600千瓦，400千瓦时(16个叶片包)