动力电池梯次利用及绿色回收技术

本书针对当今节能和环保研究开发领域中最前沿的课题之一，即电动汽车动力电池梯次利用与回收处理基础科学问题的研究和关键应用技术的开发，以过去十几年工作中积累的第一手试验数据为素材，以多个示范工程历史运行数据和电池回收处理试验验证数据为依据，通过细致分析和归纳整理，对这一领域的基础和应用技术问题进行系统和详细的描述。
本书编者团队攻克了电池快速筛选、一致性高效均衡管理、绿色高效回收等技术难点，创新发展了低附加值废旧磷酸铁锂电池的低成本资源化技术工艺，取得了多项创新成果与关键技术突破，这在本书中都得以充分描述。本书的重点体现在退役动力电池性能及其梯次利用筛选评估、集成均衡、工程示范、运维等技术和案例，废旧电池资源化和无害化回收利用工艺及装备等。
本书内容通俗易懂，并辅有大量丰富的工程工艺现场图片，相信对于从事动力电池梯次利用与回收处理的技术人员具有很高的参考和实用价值。此外，本书也可供高等院校和职业技术院校相关专业的师生参考和学习。

目录
前言
第1章电动汽车发展概况
1.1电动汽车发展简史
1.1.1电动汽车早期发展
1.1.2电动汽车当代发展现状
1.2电动汽车类型及发展趋势
1.2.1电动汽车分类
1.2.2电动汽车发展趋势
1.3国内外电动汽车产业发展现状及思路
1.3.1电动汽车发展存在的困难与挑战
1.3.2各国电动汽车发展政策支持
参考文献
第2章动力电池基本概念及分类
2.1电化学电源基本构成及工作原理
2.1.1概述
2.1.2化学电源构成及工作原理
2.1.3动力锂离子电池及其工作原理
2.2动力电池分类及其性能比较
2.2.1动力锂电池分类
2.2.2动力锂电池基本表征参数
2.3动力电池组及充放电策略
2.3.1动力电池成组方法
2.3.2动力电池充放电策略
参考文献
第3章退役电池评估
3.1退役电池梯次利用概念
3.1.1动力电池梯次利用规模和分布
3.1.2梯次利用相关政策
3.1.3梯次利用电池
3.1.4梯次利用市场规模
3.1.5梯次利用
3.2退役动力电池再利用模式、策略及技术路线
3.2.1梯次利用概念及定义
3.2.2正确看待梯次利用储能系统
3.2.3梯次利用思路与原则
3.3退役电池性能诊断与分析
3.3.1国内外现状
3.3.2退役磷酸铁锂电池性能
3.3.3不同衰退状态下磷酸铁锂电池单体开路电压和荷电状态关系
3.3.4同种衰退状态下磷酸铁锂电池单体阻抗特性与荷电状态关系
3.3.5不同衰退状态下磷酸铁锂电池单体阻抗特性与荷电状态关系
3.3.6小结
参考文献
目录第4章退役电池筛选
4.1锂电池性能评价技术
4.1.1残余寿命
4.1.2劣化失效
4.1.3荷电状态
4.1.4数据处理方法
4.2锂电池健康状态评估方法
4.2.1定义法
4.2.2交流阻抗分析法
4.2.3部分放电法
4.2.4化学分析法
4.2.5电池模型法
4.3结构及组分变化对锂离子电池容量衰减的影响机理
4.3.1材料结构的变化
4.3.2活性物质溶解
4.3.3锂离子消耗
4.3.4内阻增加
4.3.5小结
4.4制造工艺和运行工况对锂离子电池容量衰减的影响机理
4.4.1电池制造工艺对电池容量衰减的影响
4.4.2电池运行工况对容量衰减的影响机理
4.4.3小结
4.5异常边界条件下锂离子电池衰减特征及表征方法
4.5.1高温下NCA三元锂离子电池循环特征
4.5.2基于SEI膜阻抗表征的负极析锂及内短路机理
4.6退役动力电池循环寿命及衰减特征预测方法
4.6.1预测方法选择
4.6.2建模及循环数据
4.6.3小结
4.7基于容量及内阻特性的退役电池健康状态评价方法
4.7.1退役电池交流阻抗谱分析及其直流等效内阻测试方法
4.7.2退役电池健康状态评估方法
4.7.3小结
4.8退役动力电池衰减规律及趋势
4.8.1研究对象
4.8.2试验条件
4.8.3退役电池衰减规律及趋势
4.8.4软包退役电池容量离散度
4.8.5小结
4.9退役电池性能衰减加速、突变发生的判据及指标体系
4.9.1引言
4.9.2退役电池初始容量性能及其离散性
4.9.3退役电池衰减加速特征
4.9.4小结
4.10退役动力电池衰减、突变原因及表征
4.10.1单体电池外观表征
4.10.2磷酸铁锂正极材料特性表征
4.10.3石墨负极材料特性表征
4.10.4电池隔膜表征
4.10.5小结
4.11退役电池性能衰减加速、突变的临界条件及其评价方法
4.11.1引言
4.11.2电池容量衰减及其与库仑效率的关系
4.11.3电化学测试结果
4.11.4小结
4.12退役电池筛选方法现状
4.12.1概述
4.12.2SOH及寿命评价方法
4.12.3传统的容量测试方法
4.12.4锂电池工作特性及其数学建模现状
4.13退役磷酸铁锂动力电池状态快速评估装置
4.13.1退役磷酸铁锂动力电池状态快速评估装置
4.13.2基于交流阻抗特性的电池内温与状态监测技术
4.13.3基于交流阻抗特性的电池健康状态快速评价技术
4.13.4小结
参考文献
第5章退役电池拆解及均衡技术
5.1退役电池组拆解
5.1.1废旧储能及动力锂电池组拆解工艺
5.1.2废旧储能及动力锂电池预处理工艺平台
5.1.3电池组拆解工艺平台功能
5.1.4电池组拆解工艺平台功能性测试
5.1.5电池组拆解工艺平台功能验证
5.1.6小结
5.2退役电池重组均衡
5.2.1退役电池重组
5.2.2退役电池均衡
参考文献
第6章动力电池梯次利用工程示范
6.1退役电池梯次利用场景
6.1.1退役动力电池在通信基站领域的梯次利用
6.1.2退役动力电池在低速电动汽车领域的梯次利用
6.1.3退役动力电池在电网储能领域的梯次利用
6.1.4退役动力电池在备电领域的梯次利用
6.2兆瓦级退役电池储能系统示范应用
6.2.1系统设计
6.2.2系统详细设计
6.2.3电池管理系统
6.2.4储能变流器
6.2.5监控系统规格参数
6.2.6辅助系统
6.2.7储能接入设计方案
6.2.8成套设备运输、安装、调试方案及措施
6.2.9系统研制及工程运行
6.3百千瓦级退役电池储能系统示范应用
6.3.1设计依据
6.3.2设计原则
6.3.3系统设计方案
6.3.4储能变流器设计方案
6.3.5梯次利用电池系统设计方案
6.3.6梯次利用电池维护方案
6.3.7工程设计方案
6.3.8工程运行
6.4配电台区退役电池储能系统
6.4.1提高配电台区供电可靠性的方案选择
6.4.2配电台区储能系统设计方案
6.4.3性能要求
6.4.4技术参数与指标
6.4.5电池管理系统技术要求
6.4.6储能双向变流器技术要求
6.4.7配电台区储能系统示范运行
6.5退役电池

前言
我国是最早面临大规模动力电池退役的国家之一。未来每年退役动力锂电池数量将达数十万吨，兼具资源和环境属性。废旧动力锂电池含大量重金属、有机物、电解质及相关副反应产生的有毒气体，会对土壤、水、大气造成严重的污染和破坏，危害人类健康。而其中的锂、钴、镍等在我国矿藏资源中非常有限，进口依存度高。虽然电池梯次利用及资源化处理价值巨大，市场规模高达数百亿元，但目前回收率很低，造成不可再生资源的严重浪费。目前，国内关于动力电池梯次利用和回收处理的政策文件、技术标准虽较为齐全，但是梯次利用和回收处理市场化水平仍然有待进一步提升和完善，原因之一在于缺乏系统的先进技术和经验。本书编者团队攻克了电池快速筛选、一致性高效均衡管理、绿色高效回收等技术难点，创新发展了低附加值废旧磷酸铁锂电池的低成本资源化技术工艺，取得了多项创新成果与关键技术突破。
目前，国内外还较为缺乏该领域的专业性著作，编者团队在2015年曾经出版过相关专著，但是近几年国内外在梯次利用和回收处理领域的政策、标准、技术、工艺等发展变化较快，有必要进行重新梳理。在国内前辈和同行们的支持、鼓励下，我们决定编写一部动力电池梯次利用与回收处理方面的书，本书借鉴公开报道的研究结果和结论，以编者过去十几年工作中积累的第一手试验数据为素材，以多个示范工程历史运行数据和电池回收处理试验验证数据为依据，通过细致分析和归纳整理，对这一领域的基础和应用技术问题进行系统和详细的描述。
本书共分为7章。第1章和第2章是基本概念方面的内容，主要介绍电动汽车发展概况和发展趋势，国内外电动汽车发展思路及政策支持，动力电池基本概念、工作原理及分类等。
第3~6章主要介绍退役电池梯次利用概念，退役电池再利用模式、策略及技术路线，退役电池性能诊断与分析技术；退役电池衰减规律及趋势，循环寿命及衰减特征预测方法，退役电池健康状态评价方法及装置；退役电池组拆解、重组均衡技术；梯次利用储能示范及运维。
第7章主要介绍动力电池回收处理技术进展及政策分析，正极材料组分的资源化提取工艺，资源化及无害化处理技术的效率、绿色度及效益评价方法等。
本书来源于工程实践项目的积累和总结，如有不妥，敬请读者指出，期待与专业读者朋友的沟通交流。