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2019，政策躁动下的动力电池回收“尴尬”
接二连三的动力电池回收政策发布，迫使动力电池回收企业进一步提升技术和加速布局。11月7日，工信部发布《新能源汽车动力蓄电池回收服务网点建设和运营指南》，要求新能源汽车生产和梯次利用企业需要自建或授权回收服务网点；加强对废旧动力蓄电池的跟踪，且回收服务网点不得擅自对其进行拆卸；设置明显提示信息和作业流程规范示意图等指导信息；回收服务网点须将电池类型、来源、数量等相关信息保留记录三年备查等。12月3日，工信部规划，未来十五年，我国要鼓励具备条件的企业提高锂、镍、钴、铂等关键资源保障能力；完善动力电池回收、梯级利用和再资源化的循环利用体系，鼓励共建共用的回收渠道。如图1所示，五大省市均对动力电池回收利用制定目标，其中环保和技术方面有一定门槛要求。图1从政策发布的背景看，主要原因是当前动力电池回收企业在梯次利用和原材料分解回收效率、流入合规回收企业的电池规模量、对环境保护的力度还不够高。政策实施目标是想淘汰发展模式粗放、技术工艺落后、环保意识薄弱的回收企业。加快动力电池产业链上下游合作，让更多退役电池流入合规回收企业，实现良性发展，进而有利于环境保护，节能减排，改善企业的盈利性。不过随着政策要求普遍提高，在实际操作时，有知名业内人士告知高工锂电，这可能会增加动力电池回收企业成本，增加其市场盈利难度。现临近年关，高工锂电认为，有必要对动力电池回收现状、企业对政策反馈、政策实施可能性进行分析复盘。01动力电池回收现状由于一些协会，媒体的片面、夸张、甚至错误宣传以及对政策指引的选择性解读，动力电池回收类企业没有以真实的市场容量为指导。这导致动力电池回收企业建设及规划的处理产能合计远超理论废旧电池淘汰数量。其中，一部分企业由于产业链不合规，运输成本、储存成本和人工拆解成本低。同时没有环保和安全生产等一系列责任承担，其盈利性强。合规企业则在环保、安全、自动化设备、厂房、人员等方面投入不菲。同时由于退役动力电池供给地分散，相应回收处理费用高。如果规模化和技术方面跟不上，经济性会差很多。关于动力电池回收产业前景，在近期结束的2019高工锂电&电动车年会上，中国铁塔能源王鼎乾表示，动力蓄电池到2020年累计退役量达20万吨（约25GWh），2025年累计退役量将超过78万吨（约116GWh）。2019至2025年动力电池梯次利用及回收市场空间有望超过600亿元。另外王鼎乾还认为，动力电池回收方面，虽然国家已经陆续出台相关文件，比如，退役锂电池的仓储物流需要比照第九类危险品进行管理，梯次加工企业要纳入工信部溯源管理系统，但如果仅仅是采购与销售目前还属于市场化行为。02企业对政策的反馈政策提高动力电池回收进入门槛，有利于产业链合作和技术创新。不过最终实际效果，还要看市场力量的博弈。一位资深行业人士告诉高工锂电，政策高要求的好处是运营端在售卖电池时会更多考虑政策风险，有利于回收企业收购更多电池。弊端是不合规的企业，可能会钻漏洞，进一步利用低成本优势，收购更多电池来维持盈利。另外政策高要求只是倡导和建议，并不是强制性的法律法规。对企业自身而言，在动力电池回收方面依旧是市场的自由选择行为，不存在任何的行政垄断等阻碍。中天鸿锂总经理陈进昭表示，动力电池回收政策促使梯次利用企业和新能源汽车厂紧密合作，进而让更多退役动力电池梯次利用。在市场方面，梯次利用企业会进一步提升实力水平，来满足政策合规要求，加速淘汰落后产能。03政策实施可能性就政策内容而言，是提高动力电池回收门槛。具体来看，是增加了动力电池企业在政策、环保、安全等方面的支出成本。不过对动力电池回收渠道而言，政策性保障增加，合法合规性更加明确。有多位业内人士反馈，政策在一定程度上，将迫使回收企业加大技术创新力度和商业模式改进，进一步压缩成本，提升经济效益。不过由于政策在实施过程中难免有漏洞，一些不合规企业可能会加大钻空子的力度，获取更多利润。事实上，政策只是一方面，最根本的还是取决于市场博弈。如果现实情况，终端消费者强烈要求更环保和安全的动力电池回收。那想生存发展的回收企业肯定会想尽办法，顺应市场趋势，去朝更高要求的电池回收体系努力。剩下那些无法满足终端要求的回收企业，自然会被市场淘汰掉。
来源：高工锂电
2019年电池领域6大突破性进展
回顾2019年，我们见证了可以在10分钟内给电动汽车充电的技术，可以将二氧化碳从空中吸走的电池，以及世界上最大的电池……电池技术的神奇作用哪里又是一下能探索穷尽的呢？今天，一起来看看《科学》总结的2019年电池行业6大突破性进展：1、高温条件下可充电的电池宾夕法尼亚州立大学的新型快速充电电池设计用于在140°F（60°C）的温度下加热仅10分钟，然后迅速冷却至环境温度。理想情况下，为我们的移动设备和电动汽车供电的锂电子电池在充电时需要保持在一定的温度范围内，否则会存在退化的风险，并且使用寿命会短得多。但是，如果我们能够安全地进行充电，则可以在较高温度下实现这一操作，并从中获益甚多——比如大大缩短充电需要的时间。今年10月，宾夕法尼亚州立大学的一个研究人员团队演示了一种新型电池来吸收热量。科学家通常认为在60°C（140°F）左右给电池充电是不当的，但该研究中，他们的设备仅在10分钟内就可以达到这些温度，然后迅速冷却，直至有害影响得以遏制。（图源：宾夕法尼亚州立大学）突破的重点是薄的镍箔，科学家将其附着在电池的负极端子上，以使其在电子流过时迅速变暖，然后再次迅速冷却。通过这种方法，团队可以在1,700个循环中的这些温度下安全地为电池充电。科学家说，这样做的效率如此之高，相当于在短短10分钟内为200至300英里（320至480公里）范围内的电动汽车充电。2、可吸收二氧化碳的电池今年10月，麻省理工学院的一个研究人员团队演示了一种新型电池，该电池具有从周围空气中收集二氧化碳的能力。该设备被称为电摆电池，它使用一堆电极涂覆了称为聚蒽醌的化合物，从而使它们能够吸收恰好在附近的CO2分子。当电池充电时，该过程自然发生，直到电极充满CO2。此时，可以将其释放以释放CO2分子，以供收集和用作工业产品。该小组表示，实验室的测试表明，电池可以持续7,000个充电周期，耗能下降30％。现在，它把目光投向了20,000-50,000个周期。上图就是麻省理工学院（MIT）的新设备。可以将空气或烟道气泵入设备（底部），该设备从其中捕获二氧化碳（红色），仅剩下新鲜空气（蓝色）出来。设备装满后，可以将其冲洗掉并捕获为纯净的二氧化碳以用于工业用途。（图源：MIT）3、第一个能够完全可重复充电的锂-二氧化碳电池寻找新的和改进的电池设计需要探索新成分的潜力，而一位科学家一直在探索二氧化碳。锂-二氧化碳电池的能量密度是锂离子电池的7倍以上，但是到目前为止，开发出可以反复充电的版本非常困难。这是因为在充电过程中，电池催化剂上会积碳过多。9月，伊利诺伊大学芝加哥分校（UIC）的科学家报告了解决此问题的方法，证明了他们所称的第一个能够完全充电的锂-二氧化碳电池。该电池利用内置在阴极中的二硫化钼的“纳米片”以及由离子液体和二甲基亚砜组成的混合电解质。这种材料组合防止了碳在催化剂上的复杂堆积，并使电池能够在500个连续循环中进行充电。芝加哥伊利诺伊大学在电池化学方面的这一突破，可能会带来更绿色的储能设备。4、具有熔融硅核心的电网级储能风能和太阳能等可再生能源可以产生大量电力，但它会存储该电力，以备不时之需。早在4月，澳大利亚初创公司Climate Change Technologies（CCT）推出了它认为是一种解决方案的解决方案，它是一种比标准的锂离子供电电网存储方案更有效的解决方案。其热能设备（TED）被称为世界上第一个可工作的热电池。它是一种模块化电池，可以从任何来源馈电，并用它来熔化绝缘室内的硅。然后，热机可以根据需要提取此能量以供使用，每个TED盒都可以存储1.2 MWh，而各个单元都可以连接起来，以制造尺寸可能不受限制的电池。根据CCT，该系统的一大优点是熔融硅不会像锂那样降解。在测试中，该公司表示其电池在3,000个测试循环中均未显示出退化迹象，并且预计它们可以使用20年或更长时间。除了使用寿命长之外，据称TED电池每单位容量可存储的能量是锂离子电池的六倍，价格约为其价格的60％-80％。5、能量密度翻倍更“轻巧”的锂离子电池锂离子电池可以携带足够的能量来维持您的手机一天的工作时间，或者通过咖啡馆的笔记本电脑为笔记本电脑供电，但用于运输时会受到限制。这是因为与传统燃料相比，汽车和飞机上内置电池的能量密度还是远远不够，这意味着如果电池体积和重量达不到一定程度往往就很难持续长途飞行。上个月，通过澳大利亚迪肯大学前沿材料研究所提出了一个有希望的方案。科学家们演示了一种新型电池，该电池具有由市售聚合物制成的固体电解质。据相关人士称，这构成了“科学界中无液体和高效地运输锂离子的第一个清晰有用的例子”。通过避开容易着火的挥发性液体电解质，电池应该更安全，但其潜力并没有止于此。研究人员说，这种类型的设计最终还将允许使用锂金属阳极，这可以使锂电池的密度增加一倍。这可能会带动电动汽车、电动飞机实现更远、更持续的航程。6）全球最大的电池明年将增长50％2017年，特斯拉赢得了建造世界上最大的锂离子电池的合同，为南澳大利亚州提供了129 MWh的额外存储容量，最大输出功率为100MW。如今，Neoen和南澳大利亚州政府已经与特斯拉达成了另一项协议，进一步增加了64.5 MWh的容量和50 MW的输出，这将使世界上最大的电池尺寸增加约50％。升级计划于2020年中期进行。
来源：前瞻网
动力电池数字化工厂还有多远
随着智能制造发展浪潮不断向前推进，动力电池数字化工厂的进程是锂电产业最关心的命题之一。一方面新能源汽车快速发展和行业加速洗牌，另一方面动力电池制造正朝着高品质、高效率、信息化、可视化方向发展。在这种行业背景下，数字智能化已成为动力电池相关企业提升竞争力的重要利器。同时随着智能制造发展浪潮不断向前推进，动力电池数字化工厂的进程是锂电产业最关心的命题之一。在刚刚结束的2019高工锂电&电动车年会上，天鹏电源高级副总裁 Oiyama Kiyokazu、利元亨研究院院长杜义贤博士、镭煜科技研发制造中心经理龙国斌、阿帕奇应用部经理张婧博士、大族激光总监刘昊、奥普特技术总监贺珍真、中恒智能创始人王方明、万向一二三高级产品管理经理石先兴博士等嘉宾，就“动力电池数字化工厂的进程”展开了交流。首先是关于数字化工厂进程的理解。天鹏电源高级副总裁 Oiyama Kiyokazu表示，其快慢的根本取决于对锂电池的质量要求。因为锂电池安全受水分和金属杂质影响很大。只有在安全问题解决的前提下，能充分控制和阻止电池起火引发的风险时，数字化工厂进程会快一点。万向一二三高级产品管理经理石先兴博士认为，数字化工厂进程的前提是降低成本。由于动力电池制造涉及到的化学体系，电学、物理学非常复杂，数字化降成本不会一步到位。他表示，要想数字化工厂进程加速，首先要加速设备自动率，至少要到99%以上。就目前来看，还有一定差距。另外，万向一直深耕制造业，关于数字化工厂进程的理解是先全部自动化，再去追求数字化，而不是直接就工厂数字化。其次是在数字化工厂进程的探索。利元亨研究院院长杜义贤博士表示，数字化工厂要想完善，可能还需要三年左右时间。这主要存在两个关键问题。第一是采集数据的类型，要多少才够？第二是采集数据的程度要多深？要想解决，预设数字化模型必须充分，数字仿真结果要高度真实，还有像电池的一些性能参数必须能采集到。在数字化工厂进程探索上，利元亨的理解，是将所有和生产相关的信息数字化呈现，保证没有中断，实现管理的可视化和可预测。具体实施上，利元亨从研发到应用将其分为五个层级，包括执行层、控制层、数据层、车间层和企业层，并利用数字孪生技术搭建了可视化平台。关于数字化进程的数据收集，大族激光总监刘昊补充到，这主要取决于客户对数字化成本的敏感度。在这方面，大族激光已能做到将激光焊接，切割时检测到的所有数据上传，并且还能溯源进行实时分析和优化。另外大族激光还使用数字化孪生调试技术，能直接通过软件平台和硬件交互。这样调试可以多进程展开，周期缩短，交付速度更快。镭煜科技研发制造中心经理龙国斌则从电池干燥工艺方面进行补充。他表示，现在做硬壳或软包电池，数字化方面，可以测夹具温度，电芯内部温度还检测不到。关于水分含量，干燥前后可以用在线水含量仪器测试。不过数据精准度越高，成本就越高。最后是数字化工厂进程的数据检测上传。在数据检测上传方面，奥普特技术总监贺珍真表示，视觉本质上就相当于一个传感器，将检测到的产品信息、数据等进行转换，然后通过MES上传到数字化工厂的数据库。奥普特在这方面对客户完全开放，甚至连配方的变动，参数的变动，质检的数据都会放开。通过全力配合客户，一起打造好数字化工厂的信息流。阿帕奇应用部经理张婧博士认为，在数字化工厂进程的数据管理上，阿帕奇的激光系统可实时监控功率等参数，并可以做到精细化管理。这一方面能保证激光器焊接等工作的精准结果，另一方面对信息进行去伪存真，并在数字化工厂的数据系统下，可闭环实现自身工艺实时改进。在数字化工厂的安全防火等数据报警方面，中恒智能创始人王方明表示，自主研发的红外线测温设备，能精准检测到分容/化成工序阶段的电池温度并上传系统，实时分析预警。一方面可确保数字化工厂有足够时间将危险电池移出，放到安全位置。另一方面提前反馈，为电池数字化工厂提供决策依据，降低突发风险成本。
来源：高工锂电
2019年新能源电池行业收购并购事件盘点：数量和交易金额双双缩水
经电池网不完全统计，2019年在新能源电池领域，交易金额超1亿元的收购并购事件有33个，总金额约384.29亿元，平均交易金额11.65亿元。今年收购并购事件数量和交易金额相较于去年均有明显的缩水。2019年即将成为历史，2020年的脚步越来越近了。回首这一年，全球电动车销量在今年第三季度出现了自2014年以来的首次下滑，中国新能源汽车销量自7月份开始出现了“五连降”。动力电池需求市场的疲软，带来了企业业绩承压。而缺少了业绩的有力支撑，曾经备受资本市场热捧的新能源电池产业链企业，也愈加感受到寒意。数量和交易金额双双缩水电池网根据证监会公开资料统计，截至12月25日，2019年上市公司并购重组审核委员会共公布70次并购重组会议审核结果，其中已审核114家，96家过会，过会率约为84%。而2018年证监会并购重组委共计审核144单重组交易，共涉及137家企业，123家过会，过会率为85.42%。其中，在新能源电池领域，今年收购并购事件数量和交易金额相较于去年均有明显的缩水。经电池网不完全统计，2019年在新能源电池领域，交易金额超1亿元的收购并购事件有33个，总金额约384.29亿元，平均交易金额11.65亿元。其中，被收购并购的企业中，锂电池企业有5家，正极材料企业1家，负极材料企业2家，隔膜企业3家，矿产资源企业8家，电解液企业1家，铝箔企业1家，设备企业2家，电池回收企业1家；燃料电池企业2家；新能源汽车企业5家，电控企业1家，充电基础设施企业1家。而在2018年，电池网统计在内的44个收购并购事件中，公布交易金额的有37个，总金额约875.36亿元，平均交易金额23.65亿元。被收购并购的企业中，有15家电池及电池系统企业，12家正极材料及上游矿产资源企业，7家新能源车及零部件企业，3家设备企业，2家隔膜企业，还有负极材料、导电剂、电解液、六氟磷酸锂企业各1家。可以看到，近两年，电池、矿产资源、新能源汽车领域的标的都较为热门。此外，下半年收购并购事件明显比上半年多一些。值得注意的是，监管层正不断释放积极信号，提升企业并购重组热情。证监会上市公司监管部副主任曹勇近日表示，证监会对支持并购的政策在不断完善。2014、2016年、2019年三次修改了《上市公司重大资产重组管理办法》，同样还修改了《上市公司收购管理办法》，整体改革遵循了放松管制、加强监管、推进创新、改进服务的主线，不断推进市场化改革，发挥市场在资源配置中的决定性作用。曹勇同时也提醒说，并购是高风险的事情，从全球来看并购的成功率不到50%，甚至更低，要慎于并购，切实防范并购风险。跨界并购趋向谨慎从兼并购类型来看，2018年44个收购并购事件中，跨界并购超半数（达到24个），17个为同一主业间的横向并购，3个为上下游产业链纵向并购。而在2019年，32个收购并购事件中，17个为同一主业间的横向并购，10个为跨界并购，6个为上下游产业链纵向并购。跨界收购并购案例的占比大幅减少，在一定程度上是由于新能源电池行业洗牌加速，高估值泡沫开始破灭，对跨界资本的吸引力减弱。“动力电池行业投资热度正随着车市的低迷开始降温、扩产日趋理性，市场新一轮深度洗牌开启。”中关村新型电池技术创新联盟秘书长、电池“达沃斯”组委会秘书长于清教在11月底召开的ABEC2019论坛上表示，“据我了解，目前在我国动力电池方面，留存的生产企业大约有80家，其中能真正实现装机量的也就一半左右，并且TOP10企业占据着8成以上的市场份额。国内一些动力电池企业为了活下来开始重新回归3C电池领域或转向储能行业，跨界而来的上市公司或收缩投资或直接回归主业。”同时，今年横向纵向并购的占比大幅增长，新能源电池行业在洗牌中“小、散、乱”现象得到改善，低端产能正快速被淘汰，产业链企业开始向做大做强发展，市场集中度进一步提升。宣告失败的案例减少由于近年来逢“锂”必涨、遇“新能源”必涨的股市总体走势特点，新能源电池产业链企业成为上市公司并购的“疯抢”标的。随着中国证券市场开放进程加速，市场化的改革方向下，政策推出不再迎合投资者，市场将从博弈政策转为市场主体间的内部博弈，炒作概念等市场乱象被重点治理。与此同时，新能源电池产业进入微利时代，并购重组开始降温。据电池网不完全统计，2017年新能源电池行业最终宣告失败的案例有10起左右，2018年也超过14起，2019年仅6起：大洋电机终止收购上海重塑部分股权、科恒股份终止收购誉辰自动化100%股权和诚捷智能100%股权、华友钴业放弃并购巴莫科技、爱康科技终止收购鑫成泰、八菱科技终止收购宇量电池、中利集团终止收购比克动力。其中，大洋电机宣布终止收购上海重塑部分股权，理由是重塑集团出于自身业务发展和保护其全体股东权益的考虑，无法将相关信息予以公开披露，从而导致回复无法满足相应的信息披露要求。科恒股份终止收购誉辰自动化100%股权、诚捷智能100%股权，因标的资产未来持续盈利能力存在较大不确定性，重大资产重组事项未获得中国证监会核准。结语：近日，国君电新徐云飞团队发布研报称，中国动力电池将迎来领先优势。目前来看中国、日本和韩国贡献了锂电池全球90%的产值，其中，中国受益于国产品牌手机的快速崛起和新能源汽车的快速发展，自2015年以来已成为全球最大的锂电池国。虽然日本松下、韩国三星、LG在技术上可能仍然拥有一定的优势，但以比亚迪、宁德时代为代表的中国电池企业仍在加速创新，并且考虑中国拥有更加完整的产业链，和更好成本控制能力，中国企业将会逐步缩小差距，并将开始引领全球锂电池产业链。虽然中国企业的长期增长潜力无限，但对于大多数自主品牌来说，即将到来的2020年或将“寒风更甚"。按照此前的规划，2020年，我国新能源汽车财政支持政策将退出，诸多外资品牌已开始加速进场。在与外资品牌的博弈中，资本市场的助力必不可少。我们期待，在2020年这一新能源电池产业发展的关键节点，自主品牌能够更好地借力资本市场，坚定信心推进高质量发展。
来源：中国电池网
动力电池健康状态检测的新方法及梯次利用方案
华北电力大学分布式储能与微网河北省重点实验室、中国汽车技术研究中心有限公司、国网湖北省电力公司检修公司的研究人员颜湘武、邓浩然、郭琪、曲伟，在2019年第18期《电工技术学报》上撰文指出（论文标题为“基于自适应无迹卡尔曼滤波的动力电池健康状态检测及梯次利用研究”），准确估计动力锂离子电池组内各单体电池的荷电状态（SOC）和健康状态（SOH）对延长动力锂离子电池组使用寿命及梯次利用至关重要。该文以电池Thevenin二阶等效电路模型为基础，运用自适应无迹卡尔曼滤波（AUKF）算法对电池SOC和欧姆内阻进行实时估算，并根据欧姆内阻与电池SOH的函数对应关系，实时估算电池SOH。在两种不同工况下对电池做充放电实验，验证了该方法的可行性和准确性。并通过对锂离子电池组中各单体电池及电池组整体健康状态的估算，定位不合格单体电池，量化电池组的完好度，制定明确的电动汽车动力锂离子电池组的梯次利用方案，实现废旧动力电池的资源利用最大化。随着世界能源消耗的日益增加，大气污染日渐严重，发展新能源汽车成为现代工业发展的重要任务。其中，电动汽车以其效率高、污染小等特点备受关注。锂离子动力电池组是电动汽车中唯一的储能环节，当电动汽车动力电池组性能下降到原性能的80%时，将不再适合在电动汽车中使用。动力电池组的制造工艺先进，即使退役后仍然保持很高的安全性和电性能，若将这些锂电池进行回收处理将造成极大浪费，故可考虑将退役动力电池进行梯次回收利用。由于动力电池组不同单体电池在使用过程中自放电程度、环境温度等因素的不同，导致退役的动力电池的容量、内阻、电压存在不一致性，各单体电池老化程度存在差异。因此，若要实现合理的梯次利用，需要对锂离子动力电池组内各单体电池状态进行重新评估。电动汽车用锂离子电池的状态主要通过电池的荷电状态（State of Charge, SOC）和健康状态（State of Health, SOH）来表征。SOC是电池当前的剩余容量与标称容量之比，能直接反映电池的剩余容量，也能直接反映电动汽车当前的最多行驶里程，是锂电池能量管理的重要决策参数之一；SOH是电池当前所能充入的最大电量与额定容量的比值，表征电池的老化程度，体现在电池内部活性物质减少，实际容量减小，内阻增大等。准确估计锂离子电池组电池状态，是动力锂离子电池梯次利用的关键技术之一。现有的电池SOC估计方法可分为以下四类：①安时积分法：该方法属于开环工作模式，从SOC的定义出发，通过计算采样电流对时间的积分得到实时的电池SOC。在SOC初始值准确的情况下，该方法短时间内能保持较高精度，但随着工作时间增加，由于不确定的库伦效率和测试电流的误差累积，使得此方法精度越来越低，无法长时间独立使用。②特征参量法：电池的特征参量通常为电池的开路电压（Open-Circuit Voltage, OCV）和内阻。开路电压法通过建立电池OCV与SOC的对应关系，通过测量OCV来得到对应的SOC值，但电池的开路电压值较难获得，需要静置较长时间，导致该方法误差较大。测量内阻法由于测试设备昂贵，测试方法较为复杂，无法满足在线估计的要求。③数据驱动法：该方法通过数据驱动的方式对电池进行建模，再运用到电池状态估计中，该方法主要有模糊逻辑、人工神经网络、模糊神经网络和支持向量机等。这类方法很大程度上依靠训练数据的全面性和有效性，在电池的老化过程中，随着电池特性的变化，训练数据会逐渐失效，从而影响估计效果。④基于多种方法融合的估计方法：此类估计方法基于电池模型，属于闭环工作模式，最具代表性的有自适应扩展卡尔曼滤波技术、双扩展卡尔曼滤波技术、鲁棒扩展卡尔曼滤波技术、粒子滤波技术等。这类方法将多种SOC估计方法有机地融合，扬长避短，使其能有效地对SOC进行实时追踪，是当前SOC估计研究最热门的方向。现有的电池SOH估计方法主要有以下几种：①直接放电法：是利用负载对电池SOH的影响进行评价的方法，该方法操作复杂，需要离线测试电池的SOH，无法实现实时在线监测；②测量内部阻抗法：电池的SOH可以用欧姆内阻的关系式来表征，通过测量分析得到电池的欧姆内阻，从而计算得到电池的SOH；③电化学阻抗分析法（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）：该方法的主要思想是对待测电池施加多个正弦信号，利用模糊理论对得到的数据信息进行分析，预测电池的老化程度，此方法需要大量的实验数据，实用性较低；④化学分析法：该方法通过测量电解液密度的变化来对SOH进行估计，但该方法必须破坏电池结构，使得电池不能再继续使用；⑤现代估计方法：主要有卡尔曼滤波算法、神经网络算法、模糊逻辑算法等，这些方法能对电池的状态进行定性定量的分析，实际应用效果较好。针对目前电池状态估计精度较低、时效性差等问题，本文采用锂离子电池二阶Thevenin等效电路模型，并运用自适应无迹卡尔曼滤波（Adaptive Unscented Kalman Filter, AUKF）算法对电池状态进行实时估计。自适应无迹卡尔曼滤波算法结合无迹卡尔曼滤波算法和扩展卡尔曼算法，建立循环迭代关系，已知电池参数估计电池状态，再将电池状态作为已知量估计模型参数，以此类推进行递推运算，实时估计电池SOC及欧姆内阻。利用欧姆内阻与电池SOH的函数对应关系，可实时估计电池SOH。并通过对电池组中各单体电池及电池组整体健康状态的估算，对电池组的剩余利用价值进行量化，制定明确的电动汽车动力锂离子电池组的梯次利用方案。图1 电池二阶Thevenin等效电路模型结论1）本文以电池的二阶Thevenin等效电路模型为基础，设计了自适应无迹卡尔曼滤波算法。实验验证了自适应无迹卡尔曼滤波算法在两种不同的电流工况下估算电池端电压及电池SOC的准确性，且该算法不受电流工况的限制，同时验证了该算法可以实时辨识出电池的欧姆内阻。2）本文应用自适应无迹卡尔曼滤波算法辨识时变电池系统的欧姆内阻，再利用内阻与电池SOH的函数关系实时估算电池的SOH，并通过实验验证了其估算精度。该算法的运算速度快，精度高，具有很好的实用性。3）本文通过对锂离子电池组中各单体电池的SOH及平均单体电池SOH的估算，定位不合格单体电池，量化电池组的完好度，明确制定电动汽车动力电池组老化单体电池替换维护方案，实现废旧动力电池的资源利用最大化，并验证了该方案的可行性。4）采用自适应无迹卡尔曼滤波算法不但可以估计电池的SOC和欧姆内阻，在该电池模型的基础上，针对不同的参数建立状态空间模型，也可以实现对电池模型的极化特性进行实时的在线估计。
来源：电气新科技
从快速推进到规范发展 电池行业面临过关考
“电动汽车用动力电池需要达到车规级。”中国汽车工业协会原常务副会长董扬的呼吁，尽显车规级动力电池的必要性。前不久，来自整车、动力电池、电池材料、电池装备、电池系统等方面的专家代表在“车规级锂离子动力电池系列标准研讨会”上，共同向行业主管部门建议，尽快启动相关项目。在我国汽车市场，动力电池行业随新能源汽车的推广一路高歌猛进，为何此时行业人士将焦点放在了“车规级”上？■从消费类电子到电动汽车 传统要求无法满足现有使用场景“符合汽车使用需求的零部件定义为车规级”，行业人士对于车规级的概念应该并不陌生。董扬称，就汽车用动力电池而言，应该有以下要求：一是产品合格率应达到ppm级；二是产品一致性应达到可不分档使用；三是产品的耐候性，应能满足汽车产品在南方北方、冬天夏天的使用要求；四是产品的耐久性，应达到10～15年；五是产品的成本，应该在大批量应用的前提下，比原先在其他领域使用降低1个数量级。中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教介绍称，2013年，我国动力电池企业只有40余家，且基本是从3C锂电池领域转型而来。之后，由于新能源汽车产业集中爆发，加之政策支持，2015～2016年动力电池企业投资布局达到高峰，当时全国动力电池企业超过200家。企业数量高速增长的背后不仅仅是行业格局散乱、产能盲目扩张、粗放野蛮发展的现象——中国动力电池创新联盟副秘书长、中国电动汽车充电基础设施促进联盟副秘书长王子冬告诉《中国汽车报》记者，从消费类电子产品到电动汽车，使用场景的不同导致了对动力电池要求的差异，但之前行业并没有意识到这一点。比如，由电池单体变为成百上千个一起使用，一致性要求大大提高；在室外使用，耐候性的要求大大提高；整车使用寿命远高于一般家用电器，动力电池寿命需提高；此外，动力电池还需要更低的成本和更高的产品合格率。从某种意义上说，消费类电子产品没有规定而电动汽车提出要求的内容，决定了什么是车规级。比如，消费类电子产品对电池按照A、B、C、D、E等级进行分类，但电动汽车用动力电池根本不允许分级，而是追求合格率，并且必须是100％合格。提出要做车规级动力电池的蜂巢能源，对车规级也有自己系统的思考。“车规级动力电池工厂需区别传统电池厂，规划之初就以汽车为服务目标。”在蜂巢能源总经理杨红新看来，必须制定全新的电池制程规范和工艺标准，以达到车辆使用的安全要求。王子冬坦言：“这些概念都是车规级层面，而非普通电池层面的要求，传统的汽车行业质量管理体系已不再适用于当下的发展。”■阻碍行业健康发展达标车规级迫在眉睫单体锂电池在消费类电子产品领域的表现尚可，但当其主要应用场景转为电动汽车，需要几百甚至上千个电池串、并联使用时，很多问题就开始凸显。缺少车规级意识，导致电动汽车产业在发展过程中遇到了诸多挑战，比如产品安全性、可靠性、一致性、适应不同气温等方面。董扬表示，锂电池自身化学反应的特殊性及复杂性，电芯制造过程中的环境控制的复杂性以及车辆使用的恶劣条件是造成上述问题的共同作用因素，它们严重阻碍和影响了行业的健康发展。新能源汽车起火事故频发，私人消费市场对产品接受度不高等问题的产生，在一定程度上就源于此。王子冬告诉记者：“从设计开始，我们对动力电池的认识就有问题，认为产品做出来就存在不一致，但车规级电池不允许不一致。这两种理念完全是不一样的，所以才出现这么多问题。”举例来看，传统消费类电子产品的电池单体容量一般2.8～3.2Ah；动力电池单体则通常超过50Ah，纯电动车单体容量可达100Ah，其电芯失效几率比消费类锂电池至少放大200倍。换言之，假如消费类电池单体存在万分之一电芯安全失效可能，应用在动力电池上就是2％。这样高的安全隐患，是任何一家车企都不可能接受的。■车规级是系统工程行业必须奋力追赶王子冬向记者强调，车规级不是一项标准，而是一个系统工程，涉及很多方面，包括材料级别、装备、电池结构设计、使用、维护、后期利用、回收等。据他介绍，2018年行业就启动了实现动力电池车规级的相关工作，成果之一便是今年10月25日，中国汽车工业协会、中国汽车动力电池产业创新联盟与中国电动汽车充电基础设施促进联盟组织编制的《电动汽车安全指南》（2019版）（以下简称“《指南》”）。据了解，《指南》从电动汽车全产业链条和全生命周期入手，梳理了电动汽车的各种安全风险，参考现有国际国内相关标准，汇集一线专家的经验编制而成，目的是给从事电动汽车开发和生产企业从业人员，以及服务保障人员和广大消费者进行指导和提供参考。动力电池如何达到车规级，董扬有更为详细的表述：“一方面，需要在产品的设计过程中充分考虑使用要求，进行精细的设计和充分的试验验证；在制造过程中，需要采用可以保证产品性能一致性的工艺与装备，必须建立严格的质量管控体系；同时还需要严格控制成本，原材料和制造设备的选择，都需要兼顾成本和性能、质量。另一方面，性能、质量和成本的综合平衡要从全产业链和全生命周期来考虑。要考虑在哪一道工序采取措施可达到更好的效果和更低的成本。不但需要在产品设计制造过程中达到性能、质量和成本的综合要求，还需要在产品使用过程中，进行必要的维护和教会使用者如何使用。要达到车规级，我们需要全产业链和全生命周期的生态，车规级绝不单单是对电池单体的设计、制造要求。”对于动力电池上下游产业链协同发展的问题，行业已形成基本共识。一汽集团新能源开发院电池研究所主任孙焕丽呼吁：“汽车制造商应与电池企业开展密切合作，更深入地了解电池单体，进行更全面的评估；电池企业应该研究相应的用户需求，对电池性能做精细化开发。”王子冬表示：“国外企业已搭建起动力电池车规级标准体系。我们现在必须奋力追赶，避免‘起个大早、赶个晚集’。”
来源：中国质量新闻网
