1我国动力电池的回收现状我国在新能源领域快速发展，据中国汽车技术研究中心数据显示，2020年退役的动力电池高达20万t。但在处理和回收废旧电池上面缺乏统一的规划和约束，废旧电池的回收小而散，回收率水平非常低[1]。而发达国家的废旧电池回收模式已经比较成熟，回收率达到90%。例如，日本公司研发的一套以废旧电池为电力来源的电池组系统，容量可以达到10 000 kW发电量，达到充分利用废旧电池的目的。除此之外，还对客户提供优惠电池替换服务，将回收的旧电池与4R公司一起合作，生产新电池，并以正常新电池市场价格的一半给客户替换。废旧电池回收利用的关键在于电池从生产到再利用的所有参与者的联动，构建相关行业标准及法律法规[2]，保障废旧电池得到逐级利用，发挥废旧电池的最大价值。在碳中和、碳达峰目标背景下，我国已经颁布有关新能源电池回收的管理政策。2018年8月1日开始实施的《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》要求，建立新能源汽车国家检测与动力电池回收利用溯源综合管理平台，管理和规范动力电池，从生产、销售、使用、报废、回收利用各个环节，以及监测参与方的真实数据及动态。2021年6月1日颁布《废旧电池回收技术规范》（GB/T 39224—2020），规定了废旧电池回收的总体要求，包括废旧电池的收集、分拣、运势、贮存。政策及规范的实施可加强动力电池的逐级利用，降低电池终生使用成本和环境成本。2梯次利用在储能电站的应用2.1动力电池退役去向电动汽车动力电池从出厂到达到退役标准后，仍有80%的储电容量，具有一定的储电能力。动力电池的回收方式主要有两种，包括直接拆解和梯级利用。直接拆解退役电池包括放电、拆解电池系统、拆解电池模组、电池包处理和材料提纯，将其中有价值的金属成分提取并回收，作为稀有的原材料投入到其他工业生产中。根据有关数据的显示，报废拆解废旧电池的比重高达95%。动力电池储能的梯级利用就是将废旧电池继续应用在对电池单次充放电量要求不是十分严格的领域，作为储能来源进入下一层次的应用范围[3]。将退役电池用作储能电站的电池是一种循环型和环保型的电池退役再利用的重要方式和渠道。储能电站宏观上主要作用于平衡电网供给中的电量大负荷时期高峰和电量低负荷时期的低谷；微观层面上可以作为企业或者用户终端分布式能源的储能设备。2.2动力锂电池的性能对比分析当动力电池容量衰减到标定容量的80%时，电池性能虽然有所下降，但是用于储能电站的充放电中，还可以继续利用。用作储能电站的储能电池种类主要有3种，包括磷酸铁锂电池、三元锂电池和铅碳电池。3种电池的性能对比，如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.12.020.T001表13种电池性能对比性能对比功率密度/（mAh/g）放电平台/V循环性能/次磷酸铁锂电池120~1503.2~3.34 000~5 000三元锂电池160~2403.6~3.74 000~6 000铅碳电池30~452.01 000~2 000通过基础性能的直观对比可以发现，3种电池在不同的性能指标中都有不同的优缺点。三元锂电池和磷酸铁锂电池的功率密度都比较高，说明单位质量下，电池输出的功率较高。而在循环性能方面，三元锂电池在容量递减到80%以后还可以达到4 000~6 000次的充放电次数，说明使用周期和寿命较长。从放电平台数值可以看出，三元锂电池的放电平台较高，说明三元锂电池的放电性能较为持续和稳定。2.3退役锂电池在储能中的案例动力锂电池在放电过程中具有稳定性、循环使用寿命长、能量密度高等优势。相比传统铅炭电池和铅酸电池，理论上还具有放电性能好、放电电流大、占用空间小（重量和体积只有同等容量小铅酸电池的13左右）、环境适应性更强（-5~45 ℃）、自放电率低以及长期使用电能损失小等特点。在储能电站的电池选择上，动力锂电池的综合性能满足使用的电池类型。2.3.1储能电站梯次利用分析以中国铁塔为例，从2015年开始，该公司在全国十多个省份中的3 000多个基站开始运行梯次利用储能电站，以退役的动力锂电池替换之前的铅酸蓄电池作为储能电源。通过运行能够满足基站用电高峰时的放电补充电能和在用电量低谷时的充电储能的性能要求[4]。在旧电池利用安全性、可靠性方面也具有相应的研究及实践。储能电站核心装置电池组的配置参数主要由磷酸铁锂电池的梯次实际容量（占标定容量的百分比）和储能电池组的单体电池数量，以及电池组的标称电压和正常充电电流范围等组成[5]。各项参数如表2所示。其中标称容量表示电池生产厂家对电池产品规定的在一定放电条件下，可以放出的最低标定电量；I3表示3 h放电电流；电池组标称电压表示由每组电池组的单体电池标称电压求和得出；充电电流表示保证电池组正常、安全充电的电流范围；标称寿命表示温度在-2~25 ℃条件下，电池组80%DOD0.33C3的循环次数；DOD80%表示电池上限电压开始放电，释放80%电量。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.12.020.T002表2储能电站电池组各项参数参数磷酸铁锂电池电池组容量/%标称容量的70%以上电池组标称电压/V51.2单体电池数量/个16单体电池电压/V3.2充电电流/I0.33 I3～0.67 I3电池组标称寿命/次40030次充放电容量衰减率（80%DOD）/%152.3.2单个基站电池组储能应用场景分析单个基站日常运行的场景下，以单个退役电池组作为假设条件，在单个基站的运行中，分析储能电池组的充电容量和放电量能否满足基站电网断电的应急需求，以及使用储能电池组相比传统铅酸蓄电池供电的经济性。单个基站性能需求分析如下：（1）充电时长：梯次电池组充电时长约3 h，满足基站临时应急用电时间区间要求；（2）充电容量：可选用200 Ah梯次电池组，对照226 Ah的铅酸蓄电池组；（3）循环寿命：400次，大于铅酸蓄电池200次一倍左右[6-8]；（4）日历寿命：8 a（理论值）大于铅酸蓄电池5 a的寿命值。2.3.3单个基站梯次电池组经济性分析（1）电池组运行成本：购置梯次电池组设备成本如表3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.12.020.T003表3梯次电池组设备成本设备成本数值电池单价/（元/Wh）0.68每组数量/个16每组电压/V51.2每组容量/Ah200每组价格/元6 963.2安装费/万元0.25残值0（2）传统铅酸蓄电池设备成本如表4所示。分别得出梯次电池组和传统铅酸蓄电池的设备购置和运行成本之后，通过计算进一步得出两种储能电池方案的年平均运行成本P(a1)及P(a2)，年平均成本P(a)=(设备成本Pe+安装费用Pi+残值)/使用寿命N。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.12.020.T004表4铅酸蓄电池设备成本设备成本数值电池单价/（元/Wh）0.6每组电压/V48每组容量/Ah226每组价格/元6 508.8安装费/万元0.5残值0.2通过带入参数计算可得：P(a1)=1 577.2元，P(a2)=1 867.84元，P(a1)P(a2)，P(a2)-P(a1)=290.64元，即使用单个梯次电池组每年大约比使用铅酸蓄电池节约290元。可以初步得出，梯次电池组的年平均运行成本明显小于传统铅酸蓄电池的年平均运行成本，在其他条件相同情况下，使用梯次电池组更具经济性。3结语梯次利用虽然总体占比不大，但仍是电池科学回收利用的主要方式。梯次利用可以直接将退役但还具备储能性能的电池应用在其他要求较低的应用环境层面，避免回收拆解过程中的资源浪费和环境二次污染。目前梯次利用方式存在着电池的标准化程度低，性能指标不同，具体到梯次利用的场景上无法快速匹配，不利于梯次利用之后运行阶段的管理和控制。今后应加大对废旧电池梯次利用的研究投入，提高废旧电池回收利用的经济效益与生态效益。