CN117410609B - 一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法 - Google Patents

一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117410609B
CN117410609B CN202311724073.0A CN202311724073A CN117410609B CN 117410609 B CN117410609 B CN 117410609B CN 202311724073 A CN202311724073 A CN 202311724073A CN 117410609 B CN117410609 B CN 117410609B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
battery pack
battery module
new energy
capacity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311724073.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117410609A (zh
Inventor
王伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanxi Dinos New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Shanxi Dinos New Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanxi Dinos New Energy Technology Co ltd filed Critical Shanxi Dinos New Energy Technology Co ltd
Priority to CN202311724073.0A priority Critical patent/CN117410609B/zh
Publication of CN117410609A publication Critical patent/CN117410609A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117410609B publication Critical patent/CN117410609B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07CPOSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34Sorting according to other particular properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07CPOSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34Sorting according to other particular properties
    • B07C5/344Sorting according to other particular properties according to electric or electromagnetic properties
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84Recycling of batteries or fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及动力电池梯次利用技术领域,具体涉及一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法。包括:将退役动力电池包录入相关信息后进行清洁,并进行余能检测并使之达到统一的电量要求;进行初步拆解得到电池模组以及其他拆解组件,将电池模组进行电压、容量、充放电性能、内阻测试,去除不合格的电池模组,测试完成后选出的合格电池模组,根据预设指标测试获得其指标值,依据各指标值之间的相似性进行分组;根据分组结果,将同组内的电池模组,与外购成套组件组装成梯次利用电池包;本发明实现了动力电池从新能源汽车到助力车、电动工具、家庭储能、光伏储能电站等领域的全生命周期价值链回收利用。

Description

一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法
技术领域
本发明涉及动力电池梯次利用技术领域,具体地说涉及一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法。
背景技术
近年来,新能源汽车市场呈现出迅速发展的趋势,在政策导向和市场需求的双重推动下,新能源电池汽车逐渐成为汽车市场的重要力量,产销量和保有量都在快速增长。从动力类型来看,纯电动新能源汽车是国内新能源汽车的主流发展方向。
而随着新能源汽车的发展,动力电池回收利用作为新能源产业链的全链建设和末端处理环节,逐渐成为了当前的热点和关注焦点。整体来说,即将进入动力电池大规模废旧时期,接下来几年都将是回收高峰期。因而,实现动力电池有效回收具有重要的现实意义。
首先,随着电动车的普及,大量废弃的动力电池可能会对环境造成潜在危害。因为许多动力电池都含有有毒有害物质,如铅、汞、镍等,这些物质如果直接进入环境,会对人类健康和生态系统造成严重影响。通过梯次回收利用,可以有效地减少废弃电池对环境的影响,降低环境污染。
同时,动力电池的制造需要大量的原材料和能源,如钴、锂、镍等金属和石墨等非金属。随着电动车市场的不断扩大,对这些资源的需求也会不断增加。而资源的有限性和稀缺性意味着我们需要更加高效和可持续地利用这些资源。通过梯次回收利用可以重新利用废弃电池中的有价金属和材料,减少对新资源的需求,从而节约能源和资源。
目前已经有对动力电池原材料进行回收的研究,如CN115882099A公开了一种动力电池正级三元氧化物及回收盐酸的制备方法,包括:对三元混合溶液过滤后送入预浓缩器进行浓缩,再喷洒至焙烧炉中进行焙烧加热;在焙烧炉的炉顶压力为-200Pa的条件下,采用三段式分区加热至780℃~1100℃,使得三元混合溶液分解为固体三元氧化物和氯化氢气体并利用旋风分离器分离;将氯化氢气体输送至预浓缩器,与三元混合溶液进行热交换,实现三元混合溶液的浓缩;将预浓缩器中冷却后的氯化氢气体输送至一级吸收塔,并与二级吸收塔中返排来的循环水生成盐酸。上述方案保证了给料管路不会堵塞,产物不会对环境造成二次污染,实现了低碳减排。CN106025419A公开了一种锂离子动力电池梯次利用回收方法,包括以下步骤:剔除表面不平整、有变形、裂纹和漏液的动力电池包串联单体,剔除内阻数值与中间内阻值偏差大于20%的动力电池包串联单体;根据实际容量与额定容量比值确定动力电池包串联单体的梯次利用用途;然后将实际容量为额定容量10% 以下的动力电池包串联单体挤压破碎,将破碎后的动力电池包串联单体中的固液组分分离,然后将固体组件中的正负极材料分拣出来,分别进行再生处理进行二次回收利用,将电解液中的六氟磷酸锂分离出来用于重新配制电解液;该方案能够充分地再次利用废旧动力电池包串联单体中的固液组分,有利于减少废弃物的排放以保护环境,且有利于原料的重复利用以节约资源。
但现有的动力电池梯次回收方法中,对检测合格的电池模组缺乏进一步的细分,从而使电池模组在各项性能指标上的波动较大,导致了重组后的电池包性能不稳定。并且,由于现有废旧电池的正负极材料回收后很大一部分是调配元素后再加工为正负极,而非传统的熔炼或化学提炼为单质元素,因而在回收过程会导致有效元素回收效率不够,或者粉料杂质含量过高,会对后续再加工造成影响。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法,将废旧车用动力电池包高效拆解后得到电池模组以及其他零部件,得到的电池模组,然后对电池模组进行性能诊断测试,根据重点指标进行分选,把关键性指标达标且性能接近的电池模组,经成组再装配作为可循环利用的小型储能电池包产品,具有高安全、高性能、低成本、售后风险低的优点。
本发明完整的技术方案包括:
一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法,包括电池包拆解步骤和梯次利用电池包组装步骤;
所述电池包拆解步骤包括:将退役动力电池包录入相关信息后进行清洁,并进行余能检测并使之达到统一的电量要求;随后进行初步拆解,得到电池模组以及其他拆解组件,将其他拆解组件进行分选后检测,检测合格品作为产品入库,不合格品作为固废分类处置;将电池模组进行电压、容量、充放电性能、内阻测试,测试完成后得到合格电池模组和不合格的电池模组,对合格电池模组根据预设指标测试获得其指标值,依据各指标值之间的相似性进行分组,包括先随机选择得到多个初始中心,并计算每个电池模组到各中心的距离,将其分到距离最小的初始中心所对应的组中并得到多个组,随后重新计算每个组内的指标值均值并作为新的分组中心,迭代后得到最后分组结果;
所述梯次利用电池包组装步骤包括:根据分组结果,将同组内的电池模组,与成套组件组装成梯次利用电池包。
进一步的,所述预设指标通过指标相似性方法选择得到。
进一步的,电池包拆解步骤中,将废旧动力电池包录入相关信息为扫码录入,包括检查废旧动力电池的密封、破损情况,并进行编码识别,将其类型、容量、编码信息录入数据库并贴上显示信息的标签。
进一步的,电池包拆解步骤中,将废旧动力电池包进行清洁为采用气流清洁。
进一步的,对废旧动力电池包进行余能检测并使之达到统一的电量要求为:对电池包进行电量检测,对达不到要求电量的电池进行充电、超过要求电量的电池进行放电,使之达到统一的电量要求。
进一步的,初步拆解后得到的其他拆解组件包括电池外壳、金属零组件、外接导线、铝片和塑料隔板。
进一步的,电池容量测试为:在25℃条件下,对电池模组进行1个循环的充放电测试,将放电容量低于标称容量的40%的动力电池认定为不合格的电池模组。
进一步的,电池内阻测试为:采用内阻仪对每个电池模组进行内阻测试,测试电池模组直流内阻超过生产厂家提供规格1.5倍的认定为不合格的电池模组。
进一步的,对不合格的电池模组,通过放电器对电池包进行物理放电,放电电量达到额定电量的98%以上,形成失效电池单体,最后进行打粉处理。
进一步的,所述梯次利用电池包组装步骤具体包括:
1)电芯入支架;2)组装点焊;3)模块检测;4)模块组装;5)电池包组装;6)电池包检测;7)贴标签入库。
本发明相对于现有技术,按照电池再装配和材料再利用的循环模式,实施废旧动力电池的全生命周期价值链回收利用。对废旧的动力电池包经无损拆解、性能评估、再装配,为各种小型动力包与储能电池包进行再使用,实现动力电池从新能源汽车到助力车、电动工具、家庭储能、光伏储能电站等领域的梯级使用。
附图说明
图1为废旧电池包拆解工艺流程图。
图2为梯次利用电池包组装工艺流程图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图,对本发明的技术方案进行进一步的详细说明,显然,所描述的实施例仅作为例示,并非用于限制本次申请。
一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法,包括如下步骤:
一、电池包拆解工艺,如图1所示,具体包括:
1)扫码录入:废旧动力电池包进入电池包存储区前,检查蓄电池的密封、破损情况,并进行编码识别,将其主要信息(类型、容量、编码等)录入电脑数据库并贴上显示信息的标签,记录动力电池的拆解状态。
2)电池包存储:经过扫码的电池包由人工叉车运送至仓储区域进行存放。
3)表面清洁:由于待拆解废旧电池包表面会附着灰尘,因此需要在仓储区内进行表面清洁,本发明采用①气流清洁:②喷涂清洁,人工采用抹布清理擦拭表面灰尘,使其进入拆解区后为洁净无尘状态。
4)余能检测、充放电:将经过清洁的电池包进行电量检测,对达不到要求电量的进行充电、超过要求电量的进行放电,使之达到统一的电量要求。由于不同类型的电池包对统一电量的要求也不一样,对常见的三元材料电池,电压要求为3V,超过3V需要进行放电到3V,低于3V需要进行充电至3V。
5)初步拆解
将经过充放电的电池包进行初步拆解,得到电池模组以及废旧动力电池外壳、金属零组件、外接导线(高压线束、低压线束)、铝片、塑料隔板等附属物。将拆解得到的电池模组由传输皮带传送至电池模组拆解工位进行电池模组分选与性能评估,其他拆出的零组件进入检测分选工序。
6)其他零组件检测分选
除电池模组外的其他拆解组件进行分选后检测,按照类别分选后,再对同一类别的组件按照规格尺寸进行分类,最后对分类好的各项组件进行性能检测,其中电气元件需要进行通电测试,剔除测试过程中不合格的电气元件,其余五金件及塑胶件主要通过外观人工检查来进行挑选,本工段平均约有60%的组件检测合格作为产品入库,剩余40%不合格品作为固废分类处置。
7)电池模组分选与性能评估
将电池按电池类型(圆柱形电池、方形电池、软包电池)进行分选。随后进行如下性能检测:
a.电池模组电压、容量与充放电性能测定
分选后的电芯然后进入电芯合格测试区。测试首先进行电压测试,剔除掉电压不合格的电池模组,之后再在25℃条件下,对电池模组进行1个循环的充放电测试,将放电容量不低于标称容量40%的动力电池模组判为容量可用电池。
b.电池模组内阻测试
为了保证动力电池梯级利用后的一致性,采用内阻仪对每个电池模组进行内阻测试,测试电池模组直流内阻超过生产厂家提供规格1.5倍的直接淘汰,成为不合格的电池模组。
8)合格电池模组重组
测试完成后选出的合格电池模组,根据电池单体类型、容量、内阻等指标进行分选,把容量达标,型号、性能接近的电池模组组合,进入组装梯次利用电池包组装。
其中,本发明的一个重要的目标是将新能源车上的废旧动力电池组梯次利用,将其用于电动自行车、电动摩托车等小型动力设备上,从上述设备的使用特点来看,首先要保证车辆的安全性,因而重组后的动力电池充放电温度特性是要重点考虑的指标,同时,由于上述设备的行驶范围较广,且均为室外使用,环境温度的变化范围较大,通常为-10℃~30℃,而电池模组在低温下的容量变化波动比较大。因而,通过指标相似性方法选择对应指标,具体包括:针对与废旧动力电池模组相关的多个指标;对多个电池模组的每个指标进行测量,得到其指标值矩阵;并按照相似性进行分组,得到相似性不同的多个组;随后将每个组的指标值,分别和其他指标的平均值进行组合后,进行电池包在对应场景(电动自行车、电动摩托车等使用场景)下的使用过程仿真,将电池使用安全作为约束条件,得到每个电池包的预测寿命;根据仿真数据通过线性回归方法获得单个指标相似性的权重参数,随后依次获得所有参数相似性的权重参数,根据权重参数选择三个重点指标。
在本步骤中,通过获得的三个重点指标,利用前面所述的相似性分组方法进行重新分组,选择综合指标值接近的电池组进行组合。具体包括:
8.1) 指标值测量
第一个指标为充放电温度,对所有电池模组,在室温下进行一个循环的恒流充电和放电,并记录充放电过程的最高温度。得到电池充放温度向量,其中,为电池模组的数量,/>代表第/>个电池模组在充放电循环的最高温度。
第二个指标为低温下电池容量,对所有电池模组,在-10℃下采用0.5C的放电率进行放电测试,记录电池的终止电压,计算得到每个电池模组的低温下电池容量向量,其中,/>为电池模组的数量,/>代表第/>个电池模组在低温时的电池容量。
第三个指标为电池模组的放电曲线突变点时的电池容量,从动力电池的典型放电曲线来看,放电过程中,电池容量随时间的下降速度在最初阶段是相对稳定的,但是在电池放电后期,电池电压快速下降,电池容量下降速度会快速增大。因而对所有电池模组,在室温下进行恒流放电,并实时记录放电过程的电池容量下降速度:
其中,dC/dt表示电池容量随时间的变化率,负号表示容量正在下降,I是电流。并记录当值超过设定阈值时的容量值,该设定阈值可根据使用场景自定义,得到电池充放突变点向量/>,其中,/>为电池模组的数量,/>代表第/>个电池模组在电池充放突变点时的容量。
8.2) 按照综合指标值进行分组,包括:
8.2.1)根据以上获得的数据,所有电池模组的性能特征矩阵
式中,为电池模组的数量,第一行为/>个电池模组的充放最高温度值,第二行为/>个电池模组的低温电池容量值,第三行为/>个电池模组常温下电池放电突变点时的容量值。每一列分别代表一个电池模组的三个指标值。
8.2.2)随机选择k个电池模组,将其指标值作为初始分组中心;并形成k个组。
8.2.3)针对每个电池模组,分别计算它到每个分组中心的距离如下:
式中,为第/>个电池模组到分组中心的距离,/>代表中心。
并将其分到距离最小的分组中心所对应的组中,构成分组的结果
8.2.4)对分组的结果,计算每个组中的数据均值,作为新的分组中心。
重复8.2.3)- 8.2.4),当分组中心不再发生变化,且没有电池模组被重新分配给不同的组时停止分组,并得到最后的分组结果
9)不合格电池模组物理放电打粉回收
经过测试后淘汰的不合格电池模组,根据《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》,规定废旧动力蓄电池放电可采取物理和化学放电,通过专业放电器对电池包进行物理放电,不涉及化学放电,放电电量达到额定电量的98%以上。随后拆解后进行电池单体检测,将不合格的电池单体即电芯,进行打粉回收处理,具体包括:
9.1 )电解液分离:对失效的电池单体在挤压设备中进行挤压使其破裂,该挤压设备为密封结构,上方设有入口,失效电池包通过辊道输送到挤压设备上方,送入双辊挤压单元,该单元包括相对设置的一对挤压辊,对电池包进行挤压,该过程中电池包破裂,电解液流出并通过下方的过滤网流入电解液回收池,实现电解液的初步分离,挤压过程中控制挤压辊的转速,使电解液有充分的时间流出。优选的,挤压过程还可以采用压缩空气对挤压单元进行吹扫,以利于电解液充分迅速流出。
9.2) 对分离电解液后的电池单体的其余部分采用有机溶剂浸泡,洗脱残余的六氟磷酸锂电解液后通过分拣拆除电池外壳和薄膜材料。
9.3) 对剩余的正负极材料进行湿法球磨粉碎,加入有机溶剂,采用不锈钢磨球,磨球直径为30cm,球料比为(5~7):1,转速为200~400r/min,球磨处理的时间为2h。
9.4) 对球磨粉碎后的浆料进行烘干后得到混合粉材,随后进行磁选分离,磁选步骤是打粉回收最重要的环节,由于电池包的正极材料包含有镍、钴等元素,而负极则主要为石墨材料。如果破碎不充分,会使较多的镍钴残留在较大的混合物颗粒中无法回收,因而球磨过程需要将其粉碎到一定细度。然而在实际工程中发现,由于正负极材料中各组成物的强度不同,在球磨后形成的粉体材料粒径分散度比较大,对后续的磁选步骤造成了影响。进一步研究发现,相对来说,过细的粉末可能具有更大的表面能,因此难以被磁选机选出,造成回收效率降低,因而对较细粒径的粉末应采用较大的磁选强度。但同时由于钴、镍与其他元素以混合物的形式存在,如果磁场强度过大,会导致选出的粉料杂质含量过高,会对后续再加工造成影响(正负极材料回收后很大一部分是调配元素后再加工为正负极,区别于传统选矿的熔炼或化学提炼为单质元素)。同时本发明发现,影响磁选效率的参数除了粒径外,还与混合粉材中各材质的磁导率相关,但通过测定混合物平均磁导率的方式并不适合,因还包括不希望被磁选出的物质,因而经过分析,采用如下的方式确定磁选的磁场强度:
式中,为磁选所用的磁场强度,单位为T;D为粉末粒径,单位为m;/>为第/>种磁选目标物在混合粉材中的质量分数;/>为第/>种磁选目标物的相对磁导率;/>为系数,取值范围为20~80;/>为粒径的修正指数,取值范围为0.2~0.4。
由于混合粉末中主要磁选目标物为镍和钴,其质量分数可以根据原产品的出厂规格通过估算得到或者通过简单测量得到,磁导率可以选择现有数据或现场小批量测试得到,对磁选效果进行试验验证后表明,还可以采用如下的简化模型:
上式中,为钴在混合粉材中的质量分数,/>为镍在混合粉材中的质量分数,为钴的相对磁导率,/>为镍的相对磁导率;/>可以选择0.3。
为进一步简化现场操作,对同一批次的正负极混合粉材,在目标物的含量(如5%~25%)和相对磁导率数据(如含钴物选择1000,含镍物选择600)基本确定的情况下,可以在先球磨到一定细度的混合粉材以后,再进行振动筛分,得到不同粒径范围的粉体组,随后针对性的选择磁选的磁场强度,以使得选出的钴镍元素比例和附带的其他元素能达到设计值,利于后续的再加工。经过分析和不同情况的实际验证,可以采用如下的磁选强度
(1)
(2)
(3)
对大于120μm的粉料送入球磨机进行重新球磨。
同时,在步骤8)的通过指标相似性方法选择对应指标,具体包括:
①选择与废旧动力电池模组具体应用场景相关的多个指标,该指标数量不超过10个。
②对步骤①选择的每个指标进行测量,得到多个废旧动力电池模组的指标值矩阵。
③针对每个指标,将多个废旧动力电池模组的每个指标的值进行相似性分组,得到相似性不同的多个组。首先对某单个指标,获得具有不同相似性的分组,具体为:根据所有电池模组的指标值矩阵,针对第s个指标,随机选择个电池模组,将其指标值作为初始中心;并形成/>个组。随后针对每个电池模组,分别计算它到每个中心的距离如下:
式中,为指标相似性分组中第/>个电池模组到中心的距离,/>为第/>个电池模组的第/>个指标值,/>为第/>个指标的中心指标值。并将其分到距离最小的中心所对应的组中,构成分组结果。针对分组结果,计算每个组中的指标值的平均值,作为新的分组中心并重新分组。重复进行分组迭代直到分组中心不再发生变化,且没有电池模组被重新分配给不同的组时停止分组,并得到最后的分组结果。最后的分组结果,包含第/>个指标的多个指标组,每个组内包含指标值相似度不同的多个电池模组。
④对每个组内的指标值相似度进行归一化处理,随后将每个组中电池模组的指标值,分别和其他指标的指标值平均值进行组合,作为电池包的仿真参数,进行在所应用场景下的电池包使用过程仿真,得到每个电池包的电池包预测寿命。
⑤依次对所有指标进行上述操作,获得关于所有指标的数据集,数据集包含多个指标,每个指标下有指标相似性不同的多个分组,以及每个组的电池包预测寿命。
⑥根据前面得到的数据集,通过回归分析获得单个指标相似性的权重参数。为减低处理难度,采用线性回归模型,归一化后的各指标相似性作为自变量,将电池包预测寿命目标变量作为因变量,使用线性回归工具得到每个指标的权重系数。根据权重参数选择重点指标。如前所述,对于电动自行车、电动摩托车等小型动力设备上的应用,选择的指标为充放电温度、低温下电池容量、放电曲线突变点时的电池容量。可以理解的是,对于其他的应用领域,所获得并选择的可以为其他重点指标。
二、梯次利用电池包组装工艺
根据上述分组结果,将同组内的电池模组,与外购成套组件组装成梯次利用电池包,用于电动自行车、电动摩托车等小型动力设备。
电池包构造主要由模组、PMC板、线束、结构件、箱体外壳构成,如图2所示,具体组装工艺流程包括:
1)电芯入支架
将拆解后经过分选检测合格的电芯配组好,放入外购的成品塑胶支架内组装成模块。
2)组装点焊
将载流片(材质有镍、合金、铜)与模块使用点焊机焊接在一起。施焊时,电极对被焊接的金属施压并通电,电流通过金属紧贴的接触部位时,发热并熔融接触点然后连接在一起。
3)模块检测
采用模块内阻电压自动检测设备进行检测,对于不合格模块进入电池包拆解线,合格产品进行后续模块组装。
4)模块组装
将模块采用绝缘胶带固定,后续嵌入电池包外壳内。
5)电池包组装
将组装好的模组、PMC板(配套有线束)嵌入电池包外壳,采用螺丝拧紧,组装成为成品梯次利用电池包。
6)电池包检测
将组装好的梯次利用电池包进行性能检测,检测合格后进入下一道工序。
7)贴标签入库
将检测合格的电池包贴好标签,入库存放。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法,其特征在于,包括电池包拆解步骤和梯次利用电池包组装步骤;
所述电池包拆解步骤包括:对退役动力电池包录入相关信息后进行清洁,并进行余能检测并使之达到统一的电量要求;随后进行初步拆解,得到电池模组以及其他拆解组件,将其他拆解组件进行分选后检测,检测合格品作为产品入库,不合格品作为固废分类处置;将电池模组进行电压、容量、充放电性能、内阻测试,测试完成后得到合格电池模组和不合格的电池模组,对不合格的电池模组,通过放电器对电池包进行物理放电,放电电量达到额定电量的98%以上,形成失效电池单体,最后进行打粉回收处理;所述打粉回收包括:
1)电解液分离,
2)对分离电解液后的电池单体的其余部分采用有机溶剂浸泡,洗脱残余的电解液后通过分拣拆除电池外壳和薄膜材料,
3)对剩余的正负极材料进行湿法球磨粉碎,
4)对球磨粉碎后的浆料进行烘干后得到混合粉材,随后进行磁选分离;
通过指标相似性方法选择得到预设指标,具体包括:针对与废旧动力电池模组相关的多个指标;对多个电池模组的每个指标进行测量,得到其指标值矩阵;并按照相似性进行分组,得到相似性不同的多个组;随后将每个组的指标值,分别和其他指标的平均值进行组合后,进行电池包在对应场景下的使用过程仿真,将电池使用安全作为约束条件,得到每个电池包的预测寿命;根据仿真数据通过线性回归方法获得单个指标相似性的权重参数,随后依次获得所有参数相似性的权重参数,根据权重参数选择三个重点指标:充放电温度、低温下电池容量、电池模组的放电曲线突变点时的电池容量;
对合格电池模组根据预设指标测试获得其指标值,依据各指标值之间的相似性进行分组,包括先随机选择得到多个初始中心,并计算每个电池模组到各中心的距离,将其分到距离最小的初始中心所对应的组中并得到多个组,随后重新计算每个组内的指标值均值并作为新的分组中心,迭代后得到最后分组结果;
所述梯次利用电池包组装步骤包括:根据分组结果,将同组内的电池模组,与成套组件组装成梯次利用电池包。
2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法,其特征在于,电池包拆解步骤中,将退役动力电池包录入相关信息为扫码录入,包括检查退役动力电池的密封、破损情况,并进行编码识别,将其类型、容量、编码信息录入数据库并贴上显示信息的标签。
3.根据权利要求2所述的一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法,其特征在于,电池包拆解步骤中,将退役动力电池包进行清洁为采用气流清洁。
4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法,其特征在于,对退役动力电池包进行余能检测并使之达到统一的电量要求为:对电池包进行电量检测,对达不到要求电量的电池进行充电、超过要求电量的电池进行放电,使之达到统一的电量要求。
5.根据权利要求4所述的一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法,其特征在于,初步拆解后得到的其他拆解组件包括电池外壳、金属零组件、外接导线、铝片和塑料隔板。
6.根据权利要求5所述的一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法,其特征在于,电池容量测试为:在25℃条件下,对电池模组进行1个循环的充放电测试,将放电容量低于标称容量的40%的动力电池认定为不合格的电池模组。
7.根据权利要求6所述的一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法,其特征在于,电池内阻测试为:采用内阻仪对每个电池模组进行内阻测试,测试电池模组直流内阻超过出厂标定内阻1.5倍的认定为不合格的电池模组。
CN202311724073.0A 2023-12-15 2023-12-15 一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法 Active CN117410609B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311724073.0A CN117410609B (zh) 2023-12-15 2023-12-15 一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311724073.0A CN117410609B (zh) 2023-12-15 2023-12-15 一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117410609A CN117410609A (zh) 2024-01-16
CN117410609B true CN117410609B (zh) 2024-02-27

Family

ID=89494762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311724073.0A Active CN117410609B (zh) 2023-12-15 2023-12-15 一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117410609B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118040133B (zh) * 2024-04-12 2024-07-26 天津美腾科技股份有限公司 电池包拆解方法和系统

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2291982A1 (en) * 1998-12-08 2000-06-08 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method and apparatus for classifying and recovering the main components of used batteries
JP2006236859A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Toyota Motor Corp リチウム電池の処理方法
JP2011216328A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Primearth Ev Energy Co Ltd 二次電池の再利用方法
WO2014153570A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Transtar Group, Ltd New and improved system for processing various chemicals and materials
CN106785178A (zh) * 2017-03-16 2017-05-31 许继电源有限公司 电池模组再利用检测、筛选配组方法及装置
CN207732046U (zh) * 2018-02-05 2018-08-14 深圳市比克电池有限公司 一种动力电池系统回收拆解产线
CN109193055A (zh) * 2018-08-09 2019-01-11 深圳市伟创源科技有限公司 一种废旧锂离子动力电池梯次利用筛选方法
CN110224192A (zh) * 2019-05-30 2019-09-10 安徽巡鹰新能源科技有限公司 一种梯次利用动力电池寿命预测方法
CN113118056A (zh) * 2021-04-16 2021-07-16 奇瑞商用车(安徽)有限公司 一种锂电池梯次利用筛选方法
CN113887601A (zh) * 2021-09-26 2022-01-04 上海电器科学研究所(集团)有限公司 一种基于聚类分选的退役动力电池重组方法
WO2022056303A1 (en) * 2020-09-11 2022-03-17 Cps Technology Holdings Llc Closed-loop lead acid battery recycling process and product
CN114628809A (zh) * 2022-03-17 2022-06-14 浙江新时代中能循环科技有限公司 一种退役动力锂电材料高值资源化的方法
CN114798502A (zh) * 2022-04-13 2022-07-29 杭州安影科技有限公司 梯次利用电池的分类成组方法、系统及生产线
CN115121507A (zh) * 2022-06-28 2022-09-30 合肥工业大学 一种低测试成本的退役动力电池分选方法
CN116666799A (zh) * 2023-05-18 2023-08-29 合肥工业大学 一种退役电池重组方法及系统

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2291982A1 (en) * 1998-12-08 2000-06-08 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method and apparatus for classifying and recovering the main components of used batteries
JP2006236859A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Toyota Motor Corp リチウム電池の処理方法
JP2011216328A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Primearth Ev Energy Co Ltd 二次電池の再利用方法
WO2014153570A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Transtar Group, Ltd New and improved system for processing various chemicals and materials
CN106785178A (zh) * 2017-03-16 2017-05-31 许继电源有限公司 电池模组再利用检测、筛选配组方法及装置
CN207732046U (zh) * 2018-02-05 2018-08-14 深圳市比克电池有限公司 一种动力电池系统回收拆解产线
CN109193055A (zh) * 2018-08-09 2019-01-11 深圳市伟创源科技有限公司 一种废旧锂离子动力电池梯次利用筛选方法
CN110224192A (zh) * 2019-05-30 2019-09-10 安徽巡鹰新能源科技有限公司 一种梯次利用动力电池寿命预测方法
WO2022056303A1 (en) * 2020-09-11 2022-03-17 Cps Technology Holdings Llc Closed-loop lead acid battery recycling process and product
CN113118056A (zh) * 2021-04-16 2021-07-16 奇瑞商用车(安徽)有限公司 一种锂电池梯次利用筛选方法
CN113887601A (zh) * 2021-09-26 2022-01-04 上海电器科学研究所(集团)有限公司 一种基于聚类分选的退役动力电池重组方法
CN114628809A (zh) * 2022-03-17 2022-06-14 浙江新时代中能循环科技有限公司 一种退役动力锂电材料高值资源化的方法
CN114798502A (zh) * 2022-04-13 2022-07-29 杭州安影科技有限公司 梯次利用电池的分类成组方法、系统及生产线
CN115121507A (zh) * 2022-06-28 2022-09-30 合肥工业大学 一种低测试成本的退役动力电池分选方法
CN116666799A (zh) * 2023-05-18 2023-08-29 合肥工业大学 一种退役电池重组方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN117410609A (zh) 2024-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN117410609B (zh) 一种新能源汽车废旧动力电池的梯次利用方法
CN107732337B (zh) 一种退役电池模块分选方法
CN104607395B (zh) 锂离子电池分选方法
CN106443475A (zh) 基于运营大数据的退役动力电池无拆解再次利用筛选方法
CN103545567B (zh) 一种快速分选锂离子电池的方法
CN107768761B (zh) 电池组的制造方法
Kong et al. Foreign matter defect battery and sudden spontaneous combustion
EP2555311A1 (en) Method for screening used secondary battery, rebuilt battery pack, vehicle and battery operated device incorporating same, and method for manufacturing rebuilt battery pack
CN107511340A (zh) 一种锂离子动力电池分选配组方法
CN108448194B (zh) 一种废旧动力电池组拆解回收梯次利用方法
CN114833097B (zh) 一种退役动力电池梯次利用的分选方法及装置
CN117410598B (zh) 一种基于指标相似性的退役电池模块组合方法
CN106972212A (zh) 一种铅蓄电池内化成及配组方法
CN110548694A (zh) 一种退役电池模组的快速筛选和分级方法
CN106526491A (zh) 用于储能电站的退役锂离子电池模块筛选重组系统及方法
CN112379285B (zh) 一种电池包自放电筛选方法
CN105728352A (zh) 一种电池分选方法
CN106025397A (zh) 动力电池回收方法和系统
CN112397788A (zh) 一种新型的电池分容配组方法
CN113238158A (zh) 一种检测动力电池包中电芯一致性的方法
CN116078697A (zh) 一种考虑长期一致性的电动汽车退役电池的筛选重组方法
CN115382798A (zh) 一种退役锂电池梯次利用快速分选的方法
CN111282853A (zh) 一种锂离子电池的筛选方法
CN114636942A (zh) 一种锂离子电池低温充电析锂的无损判断方法
Lv et al. Investigation on the thermo-electric-electrochemical characteristics of retired LFP batteries for echelon applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant