退役磷酸铁锂电池性能测评及储能应用

储能技术有助于解决太阳能、风能发电的间歇性和波动性，提高电力供应的连续性、稳定性，改善电能质量。以锂离子电池为代表的电化学储能技术在储能领域应用上具有很好的技术优势，但其过高的成本成为电力储能技术推广应用的最大障碍。退役动力电池的梯次利用为储能系统的低成本化提供了一种途径，我国2017年电动汽车汽车销售77.7万辆，这些电动汽车用锂离子电池经长期车载使用，当其容量、功率、安全等性能无法满足应用需求时就会从电动汽车上退役，退役电池中大多数还具有较高的剩余容量（一般在初始容量的70%～80%），若梯次利用于储能领域，可提高动力电池的全寿命周期价值，降低储能工程造价，有利于电动汽车及储能技术的推广应用，促进节能减排，具有良好的经济与社会价值。

随着未来动力电池退役量的快速增加，近年来国内企业和科研机构在动力电池梯次利用可行性、梯次利用电池性能评估、梯次利用电池储能应用、梯次利用的经济性评价等方面上开展了很多研究工作。本研究将测评某退役磷酸铁锂动力电池的剩余容量、内阻、储存性能、倍率性能、高低温性能、循环寿命等多项关键性能，在此基础上重组电池模块，测试电池模块循环寿命，集成1MW·h电池储能系统并参与风电平滑，该研究将为梯次利用电池储能应用提供有益的参考。

针对某电动公交车退役LiFePO4动力电池，测试了电池的容量、直流内阻、常温下的储存性能，进而测试电池的倍率充放电性能、高低温特性和循环性能，分析了新旧电池相关参数的差异及变化规律；在此基础上，重组电池模组，测试其循环性能；最后集成了1MW·h梯次利用电池储能系统并参与风电平滑。结果显示，该动力电池容量衰退初始容量75%左右时，直流内阻只有小幅增加，电池常温下的储存性能、倍率性能、高低温性能下降不显著，电池单体和模块的循环性能良好，显示出该退役LiFePO4电池具有较好的梯次利用价值。

本文测评了某退役磷酸铁锂动力电池的容量、内阻、储存性能、倍率性能、高低温性能和循环性能等主要特性，重组电池模组，测试了电池模组的寿命特性；集成了1MW·h储能系统并参与风电平滑，主要结论如下。

（1）退役电池间的容量差异相对于新电池显著增加，直流内阻增大15%～20%，电池仍具良好的荷电保持能力，检测的电池样品不存在微/内短路的安全隐患。

（2）与新电池相比，该退役电池的倍率性能有所下降，高低温放电性能衰减不大；电池单体和模组在室温下仍具有良好的循环特性，且放电容量与循环次数基本呈线性关系，显示出该退役LiFePO4电池具有较好的梯次利用价值。

（3）采用该电池集成1MW·h电池储能系统，联合1MW·h新电池储能系统，参与风电平滑，可实现将风储10min波动率控制在10%以内。

虽然不同厂家和型号的退役动力电池性能水平不尽相同，但本文相关测试项目及方法，可以为评价退役动力电池的性能及其梯次利用提供有益参考。