動力電池如何回收利用（2）：日產和寶馬模式

04-30

本文為第一電動研究周報欄目，作者朱玉龍

動力電池系統是整個電動汽車的能量來源，是電動汽車最重要的核心零部件，因此其成本也佔了電動汽車總成本很大一部分在這樣的條件下，如何構建一個合適的回收網路和執行策略，就成了電動汽車動力鋰電池回收利用的關鍵工作。本篇研究周報就針對純電動汽車電池的回收問題給出研究建議。

一般而言，電動汽車動力電池生命周期的終結有以下幾種情況：

1) 隨車報廢：電池的生命終點和整車同樣長久，當行駛里程和時間達到一定時間時，電池隨整車報廢，這是傳統設計上的電池生命終結。

2) 保修期內更換：電池一般在模組內焊接牢固的情況下不允許在電芯層面進行維修，而是按照模塊為單位進行維修，當某些電芯出現放空、漏液或者其他失效情況的時候，需要更換模組進行維修。

3) 電池升級到更高容量：一般出現在新車型的升級上，特別是如寶馬i3 60Ah和94Ah，LEAF 24KWh切換到40KWh這樣典型的里程升級模式，由車企提供一定優惠的價格，讓用戶購買更高容量的電芯。

4) 升級新電池：一般出現在小電池上，在全新條件下，整車續航里程往往還可以接受,當電池容量下降、電芯一致性出現差異時，會影響電動汽車的續駛里程，會使客戶不滿意，在這種條件下，伴隨著二手車交易，新的用戶可能會直接購買新電池，這也是廠家獲取舊電池的一種渠道。

國內從2009年開始推廣應用新能源汽車，跑的最多的那些分時租賃和其他營運的網約車，電池的質保期（8年10萬公里）很快就要過了，如果對損壞的電池不進行維護和升級，那麼BEV運營商的電動汽車資產就大幅折損，因此，為降低BEV運營商資產的折損速度和幅度，未來汽車企業可能推出升級電池的服務。

在報廢這一傳統模式上，鑒於用戶擁有產權的現實，對報廢電池進行回收需要認真評估純電動汽車電池系統的價值，準確、科學、規範的廢舊電池價值評估標準是電池回收的重要基礎，這點值得我們進行細緻的研究。

圖1 電動汽車的電池生命終點

在傳統報廢模式下，電池徹底走完其生命周期是需要很長時間的，實際的情況往往是電池並沒有到報廢年限或程度，但是汽車性能升級的需求使得車輛/電池很快就回到廠家，所以對於這部分並沒有報廢的電池，到底該如何處置，真的需要仔細考慮。

接下來，我們將細緻的把整個國內外建立獲取電池的體制分析清楚，看國外如何在不同階段基於實際發掘出舊電池的不同應用價值。

1. 電池的更新服務（以舊換新）

更新電池的處置模式我們以日產為例。

日產聆風（LEAF）是一款較早的電動汽車（截至2018年1月全球累計銷售30萬輛），其電池系統採用被動冷卻的方式，因此對於長期的壽命折損（由於較高的溫度引起的）還是比較大的，在2014年，日產是第一個為純電動汽車提供LEAF 24千瓦/時的電池更新定價的電動汽車公司，當時公布的價格為5499美元（3.4萬人民幣）。日產的電池更新對於當時的服務保障來說可謂帶來一針清新劑，當時市場普遍預期價格為1.5萬美元；美國很多消費者認為純電動汽車的技術升級很快，如果如果一直看不到日產公布聆風更換電池的價格，那消費者就會認為與其買一輛聆風，不如租一輛。

日產已經考慮了回收舊電池退還的1000美元，這樣保證了電池在不同容量折損下，統一折成價格以方便處理。

這其實有點像是日產整體售後和維護的一部分，因為為LEAF進行保修，一般也是採取電池換包的方案，這在初期是最為普及的。離私人客戶最近的4S店，通過配置一定的新電池包或者維修過的電池包，可以儘快將客戶的故障車進行修理，而所需的設備和培訓人員的時間周期無疑也是最少的。然後通過陸路運輸損壞的電池包到電池包原廠或者售後電池處理工廠。

由於日產電池的模組設計原因，很難在經銷商這裡進行單體的充放電篩選，進行模組的處理，所以其優缺點也比較明顯。

優點是響應迅速，4S店部署容易成本低，維護覆蓋範圍大。，通過這個鏈條，可以把整個售後方面的電池系統統一收回來。但缺點是換下來的電池包需要寄回美國Smyrna的工廠，運輸成本太高，而且在全球布置工廠的成本也較高。

圖2 Nissan LEAF電池包和4S店維修區域

2. 電池的升級服務（跟蹤最新款）

寶馬在i3電池花的功夫可是不小，從2013年推出i3，到2016年對電池進行升級（94Ah，50%的提升），然後到2018年繼續升級成120Ah（形成對最早版本100%的提升），用戶是可以通過支付費用來獲取全新的電池，這樣也使得整車在其他功能完好情況下，實現更長時間的使用。在這樣的條件下：

以舊換新，回收回來的電池系統的容量差異很大
舊電池系統直接拆解或者進行重組就浪費了，因為從機理上來看，這些電池本質的原因是化學體系升級造成的，設計壽命尚未終結

圖3 寶馬i3 電池升級服務

在廢舊電池的再利用方面，寶馬的做法是建立舊電池儲存農場，回收舊電池作為儲能裝置為工廠和當地發電供電。未來寶馬廢舊汽車電池都將回收到儲存農場，寶馬i系電動車的電池保質期過後，電池就會進入儲存農場，為周邊地區的電網供電。

3. 用戶付費替換服務的延伸

由於電動汽車升級的需要，因此確實會收回一些半新不舊的電池，所以各個汽車企業都需要拓展對這些尚未完全報廢電池的二次利用。

日產的做法是單獨組建一個工廠來做電池的翻新服務，可謂最為典型。2018年3月26日，日產宣布組建專門從事電動汽車鋰離子電池再利用和再處理的工廠，新廠將位於日本東部的浪江町，由日產和住友商事的合資公司4R Energy運營，

新組建的工廠將開始回收電動車廢舊電池，並篩選狀態良好的電池面向EV再次銷售。銷售價格與新品電池相比，將便宜一半以上，例如Leaf 24kwh電池容量的場合，新品是65萬日元，而再次銷售品價格是30萬日元（不含稅）。日產提供的具體電池價目表為：

表1 日產在日本的更換再生或全新電動汽車電池價格

更換24Kwhrefabricated再生電池30萬日元1.79萬更換25Kwh全新電池65萬日元3.82萬升級30Kwh全新電池80萬日元4.77萬40Kwh全新電池85萬日元5.07萬

在用戶只買新的電池條件下，必然要讓這些半新不舊的電池找到去處。

現在看下來這種半新的電池系統，配對給EV是不合適的，因此各家都在嘗試。比較新穎的是基於單個電池包的立式街燈，該產品由日產聆風車型的廢舊電池和太陽能進行供電，不需要依靠電網供電。具體是將LEAF里的廢舊電池集成到街燈中，並在街燈的頂部添置了太陽能模塊，可在白天為電池充電。這些路燈將安裝在2011年福島核電站受災的浪江町鎮，其供電將不再依賴於當地的電網。

圖4 日產聆風廢舊電池二次利用的立式街燈

參考文件：

1）Nissan, Sumitomo Corp. and 4R set up plant to recycle electric-car batteries

2）Nissan LEAF batteries to light up Japanese town

3）Nissan starts exchange program for Nissan LEAF batteries in Japan

4）BMW NA testing 94 Ah retrofit on BMW i3 60 Ah in U.S. market