專注柔性線路板設(shè)備研發(fā)制造
186-1728-8221
發(fā)布時(shí)間:2022-03-10
動(dòng)力鋰電池的多級(jí)利用及回收的前景:
據(jù)統(tǒng)計(jì)2017年中國新能源汽車?yán)鄯e銷量達(dá)180萬輛,2018年市場(chǎng)銷量預(yù)計(jì)在100萬輛左右。動(dòng)力電池的使用年限一般是5~8年,從2019年開始,我國動(dòng)力電池將進(jìn)入大規(guī)模的報(bào)廢期,到2020年,中國汽車動(dòng)力電池每年的報(bào)廢量預(yù)計(jì)將達(dá)到20萬噸的規(guī)模,并且隨著新能源汽車的發(fā)展和時(shí)間的推移,動(dòng)力回收的壓力會(huì)越來越大,所以開發(fā)出低能耗、環(huán)保的材料分解方法就非常迫切。
通過建立高效可靠的鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)多級(jí)利用和回收循環(huán)體系,將合理分?jǐn)備囯x子動(dòng)力電池在全壽命周期內(nèi)的使用成本,使其在全壽命周期內(nèi),直接降低鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)在電動(dòng)汽車行業(yè)的應(yīng)用成本,這是目前看來是合適有效的解決方案。動(dòng)力電池需要為儲(chǔ)能用實(shí)現(xiàn)低成本梯次利用、實(shí)現(xiàn)無能耗環(huán)?;牟牧戏纸饣厥找?,按照符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),這是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
動(dòng)力鋰電池的多級(jí)利用效益分析:
假設(shè)按照原始售價(jià)的50%回收容量衰減到75%的電池系統(tǒng),收購費(fèi)600元/ kWh (2018年電池組價(jià)格按照1200元/kWh計(jì)算)。則電池系統(tǒng)初次使用成本為:1200*(1-0.5)=600元/ kWh 。
只有特殊的動(dòng)力電池才有可能實(shí)現(xiàn)100%的梯次利用。
對(duì)于BMS,需要修改軟件, 費(fèi)用估算為30元/kWh。
連接件可重復(fù)利用 ,箱體需要制作,費(fèi)用估算為80 元/KWh 。
用于梯次利用再生產(chǎn)的制造費(fèi)用估算為180元/KWh 。
相關(guān)的物流費(fèi)用估算為60元/KWh
動(dòng)力電池系統(tǒng)梯次利用再生產(chǎn)的總費(fèi)用為:600+30+80+180+60= 950元/KWh
假設(shè)15%毛利率,最終售價(jià)為950*1.15= 1092.5元/KWh
對(duì)于梯次再利用的電池系統(tǒng),其使用成本為 1092.5元/KWh ,如果循環(huán)壽命超過1000次,性價(jià)比就超過鉛酸電池,實(shí)際上會(huì)超過3000次以上,因此,鋰離子動(dòng)力電池的梯次利用具有很大的競(jìng)爭(zhēng)力。
動(dòng)力電池回收和多極利用的目的:
為了降低動(dòng)力電池系統(tǒng)在電動(dòng)車上的應(yīng)用成本,延長動(dòng)力鋰電池的使用全周期,擴(kuò)展動(dòng)力鋰電池的使用場(chǎng)所,提高動(dòng)力鋰電池在經(jīng)濟(jì)生活中的普及程度,推動(dòng)鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化以及鋰離子電池再利用行業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的可持續(xù)發(fā)展;
通過對(duì)鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集和分析,建立科學(xué)、可靠的鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)性能和壽命評(píng)估體系;通過保養(yǎng)維護(hù)來確保鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)的安全性和可靠性;
通過對(duì)鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)全生命周期的多次利用和材料回收修復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā),建立動(dòng)力電池系統(tǒng)核心部件及關(guān)鍵材料循環(huán)再利用體系和循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。
多級(jí)利用路線:
目前國內(nèi)雖然對(duì)梯次利用的概念已經(jīng)有所接受,但是如何具體實(shí)施并和回收循環(huán)結(jié)合起來,建立一個(gè)完整體系方面還是空白。同時(shí)對(duì)于相關(guān)的鋰離子電池再生產(chǎn)行業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的可持續(xù)發(fā)展研究則處于起步階段。廣東億鑫豐智能裝備股份有限公司則從裝備方面進(jìn)行了積極的探索,研發(fā)電池包拆解的自動(dòng)化設(shè)備,愿為鋰電池梯次利用事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
難度分析:
動(dòng)力電池理論上是可以回收梯次利用的,但是為什么到目前還沒有廣泛的應(yīng)用?
問題出在了動(dòng)力電池的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)上,許多企業(yè)為了提高電池組工作的可靠性,采用激光焊接工藝將電池串聯(lián)起來,或者采用螺栓緊固方法。這樣的連接結(jié)構(gòu)造成動(dòng)力電池梯次利用的難度,用戶采用舊電池重新組裝成電池組的成本過大,阻礙了動(dòng)力電池的梯次利用。
電池制造企業(yè)應(yīng)該采用提高電池循環(huán)壽命的工藝,提高附加值。
為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池回收梯次利用的目標(biāo),在動(dòng)力電池產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上和生產(chǎn)工藝方面要進(jìn)行大膽的改進(jìn),要方便電池組的拆和裝,以及維修保養(yǎng),通過自動(dòng)化組裝設(shè)備縮短電池組裝的時(shí)間,為動(dòng)力電池的低成本梯次利用提供可能性。
這里面包含:自動(dòng)化組裝、快速、電池位置調(diào)整、低電阻連接結(jié)構(gòu)、長壽命、可維護(hù)保養(yǎng)、壽命預(yù)測(cè)、安全性、可靠性
目前國內(nèi)雖然對(duì)梯次利用的概念已經(jīng)有所接受,但是如何具體實(shí)施并和回收循環(huán)結(jié)合起來,建立一個(gè)完整體系方面還是空白。同時(shí)對(duì)于相關(guān)的鋰離子電池再生產(chǎn)行業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的可持續(xù)發(fā)展研究則處于起步階段。廣東億鑫豐智能裝備股份有限公司則從裝備方面進(jìn)行了積極的探索,研發(fā)電池包拆解的自動(dòng)化設(shè)備,愿為鋰電池梯次利用事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
難度分析:
動(dòng)力電池理論上是可以回收梯次利用的,但是為什么到目前還沒有廣泛的應(yīng)用?
問題出在了動(dòng)力電池的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)上,許多企業(yè)為了提高電池組工作的可靠性,采用激光焊接工藝將電池串聯(lián)起來,或者采用螺栓緊固方法。這樣的連接結(jié)構(gòu)造成動(dòng)力電池梯次利用的難度,用戶采用舊電池重新組裝成電池組的成本過大,阻礙了動(dòng)力電池的梯次利用。
電池制造企業(yè)應(yīng)該采用提高電池循環(huán)壽命的工藝,提高附加值。
為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池回收梯次利用的目標(biāo),在動(dòng)力電池產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上和生產(chǎn)工藝方面要進(jìn)行大膽的改進(jìn),要方便電池組的拆和裝,以及維修保養(yǎng),通過自動(dòng)化組裝設(shè)備縮短電池組裝的時(shí)間,為動(dòng)力電池的低成本梯次利用提供可能性。
這里面包含:自動(dòng)化組裝、快速、電池位置調(diào)整、低電阻連接結(jié)構(gòu)、長壽命、可維護(hù)保養(yǎng)、壽命預(yù)測(cè)、安全性、可靠性
主要優(yōu)點(diǎn):1.碼垛采用助力機(jī)械手+人工,成本較低;
2.所有除電芯外的廢棄物料均由標(biāo)準(zhǔn)物料小車(綠色)收集,可以象開火車似的集中運(yùn)出;
3.摸組拆解大部采用通用物流線+專用設(shè)備來完成,可適應(yīng)不同電芯;
4.工序21和工序23采用人工完成,成本較低。
本方案采用人工+設(shè)備相配合的方式,實(shí)現(xiàn)將電池包拆解成單個(gè)電芯的功能。其中包括電池包的檢測(cè),電池模組測(cè)試,電芯測(cè)試等測(cè)試功能;也包括了電池包拆解成電池模組,電池模組拆解成單個(gè)電芯等拆解功能;還涵蓋了單個(gè)合格電芯重新組裝成模組,及合格模組重新組裝成電池包的整個(gè)過程的設(shè)計(jì)考量。為方形鋰電池的多級(jí)利用的整體思路指導(dǎo)下的具體實(shí)施方案。具體步驟如下所述:
1.考慮到此次電池包樣本的體積及重量較大,故電池包拆解成模組段采用工作站的方式來進(jìn)行。工作站間的搬運(yùn)和傳送用AGV來自動(dòng)完成。此段共分為四個(gè)工站來完成。工作站間采用AGV搬運(yùn)電池包及電池包頂蓋和電池包箱體,也可采用叉車人工輔助完成;如果電池包體積和重量較小的情況也可采用板鏈線來完成輸送。
A.工站一為準(zhǔn)備工站,主要包括:上料;采集電池包信息;拔掉MSD上部;收集水冷冷卻液;絕緣監(jiān)測(cè);拆除外接電線及脫落附屬件;貼回收追溯碼等功能。上料采用工廠車間天車吊裝到指定的工作平臺(tái);人工采集電池包的相關(guān)信息(主要包括上產(chǎn)廠家、電壓、容量、生產(chǎn)日期等數(shù)據(jù),并上傳至MES系統(tǒng));人工拔掉MSD上部,斷開主電源,確保安全;人工收集冷卻液,并作絕緣監(jiān)測(cè);拆除外接電線及脫落附件,保證后工序的安全;再將系統(tǒng)生成的回收追溯碼貼與電池包的外殼上,方便后工序的數(shù)據(jù)追蹤。
B.工站二為拆頂蓋工站,主要包括:上拆解專用工作平臺(tái);掃碼;拆除電池包上蓋;拆除MSD;拆除BMS系統(tǒng);拆除鏈接片極柱位置保護(hù)蓋等功能。采用AGV將電池包從工站一平臺(tái)自動(dòng)運(yùn)送到工站二工作平臺(tái);人工掃碼;龍門機(jī)械手自動(dòng)將電池包蓋的固定螺釘拆除,并將電池包蓋搬運(yùn)至AGV上,用AGV將電池包蓋運(yùn)送到緩存位置;手動(dòng)拆除MSD下部;手動(dòng)BMS系統(tǒng);手動(dòng)拆除鏈接片極柱位置保護(hù)蓋,方便后續(xù)拆除模組間連接片時(shí)的自動(dòng)操作。
C.工站三為拆模組連接片及模組螺釘工站,主要包括:更換工位(AGV自動(dòng)運(yùn)送 ) ;自動(dòng)拆除模組間導(dǎo)電鏈接片(龍門機(jī)械手自動(dòng)完成);拆除模組固定螺釘(龍門機(jī)械手自動(dòng)完成)。
D.工站四為取出電池模組工站,主要包括:更換工位(AGV自動(dòng)運(yùn)送,);取出模組(助力機(jī)械手+人工);拆除加熱部件(人工拆除);拆除充電高壓鏈接器(人工拆除);運(yùn)走電池包箱體(AGV自動(dòng)運(yùn)送)
2. 模組拆解成電芯單體采用倍速鏈傳送,采用自動(dòng)設(shè)備及人工配合來完成其測(cè)試和拆解功能 。
A.主要包括功能為:電池模組測(cè)試工位(測(cè)試模組內(nèi)阻等參數(shù)并判定模組基本參數(shù)是否合格,將合格品進(jìn)行碼垛,將不合格品進(jìn)行拆解);模組側(cè)板破拆工位(自動(dòng)將側(cè)板破拆、分離);拆除頂蓋拆分監(jiān)測(cè)線工位(人工) ;極柱焊點(diǎn)銑削工位(自動(dòng));取除電芯及剩余固廢工位(人工);電芯測(cè)試工位(自動(dòng));電芯放電、下料工位電芯下料裝盤機(jī)構(gòu)(OK和NG自動(dòng)分類)
B.電芯容量測(cè)試(利用客戶工廠現(xiàn)有設(shè)備);模組容量測(cè)試(利用客戶工廠現(xiàn)有設(shè)備);電芯重組(利用現(xiàn)有PACK線);電芯拆解(本方案不含此設(shè)備)
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