中创新航马瑞军:当前阶段电池延伸的利用还面临供需关系的问题

2023年9月22日,中国电动汽车百人会及十堰市人民政府联合主办的首届全球汽车新生态发展大会在湖北省十堰市正式开幕。本次大会聚焦汽车产业新生态、聚焦汽车零部件新价值链,大会为期两天,共设两场公开论坛,两场闭门研讨会。
22日下午,在围绕构建面向汽车产业现代化的后市场服务新体系”主题的后市场论坛中,中创新航电池技术研究院副院长马瑞军发表了演讲。
中创新航马瑞军:当前阶段电池延伸的利用还面临供需关系的问题
以下为演讲实录。
大家上午好!我是来自中创新航的马瑞军,下面我向大家汇报和分享一下中创新航在电池后市场关键技术方面的一些思考和前期做的一些工作,希望借这个机会跟大家分享我们前期的实践和思考的同时,有机会和大家后续进行更多的探讨和努力。
首先,中创新航作为一个动力电池企业,目前在全球的月装机量动力领域是全球前5,我们一直也在思考,除了把我们的产品交付到客户和用户手里的时候足够安全、可靠和放心之外,从动力电池支撑整个社会的可持续发展我们还应该做什么,以及如何做得更好。
我们知道,动力电池在交通领域电气化转型过程中,动力电池本身是作为降低碳排放和支撑可持续发展而存在的,但是我们如何做得更好,实际对电池提出了一些新的要求。电池从生产制造再到交付使用过程中,我们看做一个封闭的系统,就是说电池在设计完成之后,交付使用的过程中,通过什么样的手段和措施可以使我们支撑可持续发展的方面效用做到最大化。
可以看到,这个过程中涉及到从矿产的提取、使用到最后再完成回收,我们如何把电池完成制造之后的能量价值最大化,同时保证电池在全生命周期的安全和可靠,这是我们一直在努力和思考的方面。我们一直在思考的第一个是,在我们说的一次使用当中,如果装载到车上面作为一个新车使用的时候价值能够最大化,另外一个,我们经常提到如何在二次使用过程中能够更大发挥它的价值。
这里我们主要分析了关于二次使用的场景,首先是,有哪些场景是能够支撑我们这样一个目的的,能够最大化进一步发挥我们价值。以往我们谈的更多的是电池可不可以使用以及哪些场景下可以使用,这里我们想分享一点,我们除了去考虑是不是可用之外还要考虑吞吐量的问题,就是说我们到底会退役多少电池,我们所谓的这些可以使用的场景它的需求是不是能够支撑和满足这样的流通。
从这方面来讲,我们做了一些分析,我们认为当前阶段能够满足这两点的可能还是平行场景的使用,就是车载退役的动力电池少量用于二轮车或者储能场景之外,在车载上的利用可能是更可行的。原因是什么?一是产品的标准和规格可能是更兼容的,二是可以更精确和快速去做相应的评估。另外,从流通角度来讲,目前可以使用的一些储能和两轮车以及充电等应用领域,它的流通量和现在即将面临的大量二次流转的电池相比,供需关系可能还出现一些缺口或者说过剩的情况。
第二个,我们在二次利用的时候希望它的环节是越简单、越少越好,要做到这一点,我们精确的对它的残值进行评估,尤其我们不光考虑它的能量吞吐价值,而且要考虑能量在发挥的过程中如何去保证它足够安全、足够可靠,对它精确的残值评估是非常关键的,而这个残值评估除了评估能量吞吐价值之外,更多维、更全面的考量是必要的。
第三个,我们在考虑电池的流通或者说再利用的时候,除了现在关注的产品本身的性能,还应该和整个环节的物质和资源的流通结合去考虑,我们目前已经做了很多回收技术的探索,当然行业里面很多同行已经做了回收产业化的进步,也取得了很好的效果。但是这里面有一个很重要的环节,就是如何去保证二次流通的电池能够集中的处置,而不去增加额外的风险和社会成本。这里电池健康度的评估环节,可以作为流量入口。
第四个,我们考虑资源的回收还是进入二次利用的环节,这里面可能对于部分存在某些区间的产品,直接看它的效益,可能直接进入资源回收和再利用带来的经济价值是处于关键平衡点的位置,这个点上如果从整个社会资源的最大化利用和可持续发展的角度,我们认为存在可以引导的区间,进一步去鼓励更多的二次利用,从而把电池必要的已经产生的环境和资源的负担的基础上,能够更大化地去发挥它的能量吞吐的价值,从而为可持续发展做出更大的效用。
刚才提到了整个环节里面非常重要的点,就是如何去全面准确地对它的价值进行评估,这里面很重要的一项技术就是电池健康度的评估技术。电池健康的评估首当其冲的应该是要保证产品不管是一次使用、还是二次流通当中足够安全可靠,不会带入新的风险,尤其是安全的风险。
第一个,安全预警与诊断。这里面安全的预警和诊断应该是首当其冲的门槛性的技术。传统里面,大数据技术、包括产品的安全设计和质量管理里面,建立了很多方法、技术和标准,但是二次利用的时候面临新的挑战,这个挑战可能是跟行业的参与者对电池安全的认知性相关的,有些是跟信息和知识的流通或者说及时的共享相关的。这里面我们在前期积累了大量的研究和实践的过程中发现,实际对电池的析锂和使用过程中可能导致新的潜伏缺陷的发生,如何去及时诊断和预警、有效评估,这个是非常关键的。
第二个,关于电池的一致性。我们知道新鲜的电池在生产制造出来、交付到用户手中,其实有很多过程管理规范和要求保证一致性。实际二次利用的电池,很多时候这样的标准和规范是缺失的,我们对它过程的管理是不及时的、不够全面的。另外一个前提,二次利用的电池往往面临的是生命周期已经衰退到后期了,这个时候不光要去关注单体电池或者一个电池包、一个电池模组互相之间的一致性,同时应该非常关注一个单体电池本身内部的一致性,这也是由现在动力电池的形态去决定的,因为动力电池一般来讲它的尺寸、规格、容量是比较大的,在使用的后期,内部的均匀性,对于它适用什么样的场景、是不是有潜在的价值不能够充分发挥非常重要。
第三个,应用边界精确的匹配。一个电池可不可以用,在使用的时候还能够为我们贡献多少价值,不是一个简单的是非题或者判断题,一定要跟使用场景去匹配的,因为在不同的使用场景下电池将会怎么样衰减,将会面临什么样的风险,将会有多少失效的概率,可能会有很大变化的,所以我们一定要对它当前的状态和使用场景下后续有怎么样的演变要有精准、高效、快速的判断。
第四个,我们考虑二次使用的时候,不光要考虑是否可以使用,还要带着未来可能会有多大的概率需要在中间进一步维护,或者说有一些场景下使用的时候可能会出现非预期的失效,所以这里面涉及到失效概率或者可靠性预测的问题。
中创新航过去我们如何保证电池再一次使用的时候安全、可靠、无忧使用的同时,也一直在思考如何通过在设计研发和我们这个环节可以贡献的力量,把我们的积累和支持怎么在这个环节做出更大的贡献。在电池的诊断和保障全生命周期,尤其是结合二次利用的过程,我们如何去把我们的技术和我们对产品的理解化为有形的服务和技术的过程中,我们建立了大概三个环节的能力,希望今天跟大家做一个讨论。
第一个,在产品设计过程中如何去保证产品在全生命周期,尤其是兼顾了二次利用和回收过程中的可靠性。
第二个,在使用过程中,通过电池管理系统和算法,以及结合电池全生命周期数据,像生产和制造过程中的数据,像运行过程中通过大数据平台的监督运行的数据,去保证产品足够的可靠和安全,能够最大化的去发挥它的价值。
第三个,在面临电池的或者整车、电池包不管继续使用还是切换场景使用的时候,如何快速高效地评估它二次利用的价值,如何跟潜在的使用场景去做准确的匹配方面开发了一些诊断和评估的手段和技术。
这三个方面,我们希望如果能够三种手段三管齐下是最可靠、最全面的,但是每一个环节的技术或者我们的方法也可以单独进行使用,比如基于可靠性的机理的建模,我们能够快速地粗犷地去判断一类或者说同一个品类的电池或者同一个型号的或者同一类的应用场景的电池,整个群体是什么样的状态,将有多大的失效概率。通过我们在使用环节基于大数据的算法驱动的技术,我们也可以更加精准的去判断每一辆车、每一个电池包甚至每一个单体将是什么样的状态,是不是可以继续利用。最后我们也可以通过在维修站或者说诊断的站点,通过一些快速诊断的设备,结合电池的机理,具体到某一个个体它的状态能够实现更精准的诊断。
基于这些诊断我们把全生命周期的数据在电池的研发和制造过程中的缺陷库以及使用过程中产生的大量场景化的数据结合起来之后,我们建立了三个系统、一个界面,通过电池健康管理大师的界面,能够快速给用户或者说客户去提供对电池健康度,包含了安全、一致性、使用残值、未来可能出现的失效率等等全方位、全维度的电池健康诊断的评价。这个评价背后的基础就是我们对电池长期以来的积累,这里面有一些是行业普遍去研究和探索的,有一些是我们最近新取得的一些进展。这里面简单跟大家分享一个点,就是过往对电池的诊断里面,我们认为是不是通过运行的数据可以去做,是不是通过静态的一些小电流或者小信号注入的方法可以全面去衡量它的动力学和热力学上的变化。实际现在我们发现了一种非常好的办法就是,把影响动力学和热力学的特征可以通过短时快速小电流的信号去做快速的诊断和分析。
基于这个,除了可靠性,我们在研发过程中建立了大量的数据和模型之外,可以用于和今天在座的产业链环节里面其他的同行合作的两个主要的方面简单介绍一下。
第一个,大数据的方案。大家对大数据的方案承载了很厚重的期望,现实中我相信大家也遇到了很大的困难和挑战,这个困难和挑战主要存在两个方面。一是成本问题,我们说数据是一种宝藏和资源,这种宝藏和资源给我们也一定程度上带来了很大的经济负担,因为数据不是免费的,承载这些数据和算力的资源不是免费的,这个资源我们如何去最优化设计我们对它的需求,如何把这个资源真的用起来,这里面有一个可利用的价值边界的问题,这是第一个,就是大数据不能解决所有的问题,不管是安全的、还是残值预估的。当然我们在这里面针对刚刚提到的一些新的算法开发,尤其是像电池潜伏的故障、析锂的预警方面我们建立了一些新的技术。第二个,针对刚刚提到的去做维修的时候怎么用快速的、便捷的、低成本的方案,快速评价电池的包含热力学和动力学在内的残值手段,这是我们最近开发的一个设备,右边是我们长期在电池的一次使用和设计研发当中建立的基于这个设备可以实现的算法,在评估电池的微观维度的健康度的时候我们积累的一些数据和算法。
最后把它归结为六个点上的建议:
第一个,当前阶段电池延伸的利用,并不是说所有的场景都是经济上可行的,可能会面临不光是电池的评估或者说使用过程中的成本问题,还面临供需关系的问题。
第二个,电池的设计过程中一定要基于二次利用和全生命周期的价值最大化去做相应的设计,这样才能让从摇篮到摇篮这个闭环的流转变成商业上可行。
第三个,我们要呼吁从各个环节的数据流通,这个数据流通有一个非常关键的第四点,我们想专门单独提出来。
第四个,关于产品的数据标签,如何在数据实现有效的流通和共享的同时,保证一些商业机密或者商业秘密的有效保护。
第五个,电池的二次利用应该是需要综合考量的,不是只基于单个环节商业上的可行或者经济上的效益去考虑。
第六个,中创新航作为一个排在前列的动力电池企业,我们希望在这里面去承担更多的社会责任,也希望与各位同行一道,在电池的后市场领域做出更多的贡献,我们也希望对于后市场领域其他环节的参与伙伴对我们的要求能够传递到我们这个环节,我们去更好地服务整个市场的可持续发展,为电动化的转型和社会的可持续发展贡献更大的价值和力量。
谢谢大家!
 


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