作者：ADI汽車電氣化和可持續(xù)能源業(yè)務部高級技術總監(jiān)Gina Aquilano

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環(huán)顧四周：由于電動汽車(EV)沒有內燃機，您可能聽不到它們行駛的聲音，但越來越多的電動汽車正在悄無聲息地成為道路上的主力軍。事實上，根據(jù)世界經(jīng)濟論壇的數(shù)據(jù)，2020年售出的電動汽車達230萬輛，比五年前的電動汽車銷量增長了4倍。消費者需求、電動汽車電池充電基礎設施的發(fā)展、以及城市和國家制定各種有利于電氣化的法規(guī)，共同推動實現(xiàn)了這一巨大轉變。雖然電動汽車被吹捧為內燃機和化石燃料的綠色替代品，但它有一個致命弱點：當所有這些半噸重的電動汽車電池無法再儲存驅動汽車所需的足夠電能時，該怎么辦？

如今，電動汽車電池回收是非常普遍的選擇，但這個過程只能回收部分原材料（例如鈷和鋰），而不是回收全部。然而，電動汽車電池回收成本高昂，缺少監(jiān)管，并且缺乏明確的供應鏈。

廢棄電池的成本不斷增長

電池仍然是電動汽車成本效率的主要關注點。電池是電動汽車的核心，約占電動汽車總成本的30%。但電池技術即將實現(xiàn)顯著改進：電池化學和電子技術的重大進步可降低成本，實現(xiàn)高效的電池再利用、梯次利用并促進電動汽車電池回收，為推動電動汽車的普及提供成本優(yōu)勢。

2021年電動汽車統(tǒng)計數(shù)據(jù)和事實 | 政策建議

在電池的首次使用和任何后續(xù)生命周期中進行有效的電池健康監(jiān)測，這將有助于在電池買賣雙方之間建立信任?；谶@種信任，OEM可將電池作為資產(chǎn)來補償一些初始電池投資，并將其節(jié)省的價值間接轉移給消費者。

從2035年開始，每年廢棄的電動汽車電池可能會達1000萬個（超過吉薩大金字塔的質量）

如今有1000萬輛電動汽車在路上行駛。到2025年，估計每年將售出1000萬輛電動汽車。¹ 鑒于電動汽車電池的平均有效壽命約為10年，到2035年，每年廢棄的電動汽車電池總量將是吉薩大金字塔質量（580萬噸）的1.3-1.5倍。²

1. 2020-2030年全球電動汽車銷量（按場景劃分）-圖表-數(shù)據(jù) 與統(tǒng)計-IEA 2. 隨著電動汽車行業(yè)的騰飛，我們需要回收電動汽車電池 (nationalgeographic.com)

先再利用，然后回收

電池再利用就是識別電池組中仍保留可用電量的電池單元，拆卸電池組并將這些可用的電池單元重新組裝的過程。這種替代回收的方法（或更準確的說，這種過渡方法）正在以“電池梯次利用”的形式興起。當汽車鋰離子電池的充電容量下降到原始容量的70%到80%時（通常在8到10年后），便無法再為汽車有效供電，就需要更換。這些不再使用的電池數(shù)量不斷增加，由此帶來新的市場契機——“電池梯次利用市場”。

由于電池組成本占電動汽車價格的30%以上，因此，明顯的經(jīng)濟和環(huán)境激勵因素可促使電池制造商、汽車制造商、監(jiān)管機構甚至保險公司都積極培育梯次利用市場。最直接的途徑就是儲能系統(tǒng)(ESS)應用，使舊電池組中仍可使用的電池單元能夠在可再生能源電網(wǎng)中得到重新利用，以存儲由風能、太陽能、水力發(fā)電或地熱發(fā)電廠產(chǎn)生的多余電力。電動汽車電池還可以拆卸成更小的電池模塊用于要求不高的用途，例如電動工具、叉車或電動踏板車。

電動汽車電池的生命周期—從制造到首次應用，然后（通過回收）到梯次利用。

新興的梯次電池市場在技術、質控和實現(xiàn)方面并非毫無障礙。例如，當今的電動汽車電池使用電氣線束來監(jiān)測電池的充電狀態(tài)。在重新部署電池之前必須全部拆除這些線束（以及其他線束），這樣就會增加成本和設計復雜性。產(chǎn)品設計中考慮報廢拆卸將成為一種發(fā)展趨勢，其中設計人員可使用無線BMS(wBMS)技術擴展硬連線電池監(jiān)測系統(tǒng)(BMS)。無線BMS不僅可減小電動汽車的尺寸、重量和材料成本，還可以針對電池組實現(xiàn)更安全、更具可擴展性的機器人拆卸和組裝過程。

電池梯次利用：延長電動汽車電池的壽命

據(jù)估計，電池梯次利用可使電池的使用壽命延長6至30年。但此期限最終取決于電池在首次應用期間的使用狀況。那么，如果無線電池管理系統(tǒng)(wBMS)技術能夠在電池的整個生命周期內無接觸采集電池數(shù)據(jù)，則它還具有其他重要優(yōu)勢。這些重要數(shù)據(jù)可以整合到云中，并關聯(lián)到電池的安全特性。

我的電動汽車電池能用多久？（以及使其更加耐用的3個技巧）—美國憂思科學家聯(lián)盟(ucsusa.org)

在確定讓電池進入梯次利用之前，賣家可以使用這些數(shù)據(jù)生成健康狀況歷史記錄：電動汽車車主對電池進行過多少次完全/部分充電和放電？該電動汽車是否曾發(fā)生過事故？從車輛的維修記錄能夠看出什么？此外，這種精細的健康狀況監(jiān)測也可應用于邏輯上無法收集數(shù)據(jù)的地方：新電池或梯次利用電池是否正確存放在倉庫中？在運輸過程中是否發(fā)生過什么情況？

在使用和再利用之后，所有電池最終都會被分解和回收。無線BMS技術可以無接觸地大批量表征庫存信息，有助于快速制定再利用或回收決策。一旦決定了再利用還是回收，買賣雙方可通過運用健康狀況數(shù)據(jù)（通過無線BMS等技術實現(xiàn)）建立規(guī)范化的信任基礎，并在達成銷售價格之前公平地評估電池的價值。該行業(yè)甚至可制定一種評級標準，將使用較少的AAA級電池與維護不善的電池區(qū)分開來。

可持續(xù)發(fā)展新領域期待電動汽車電池的到來

電動汽車領域的發(fā)展突飛猛進，而在促進環(huán)保交通方面，電池將發(fā)揮關鍵的作用。雖然電池梯次利用是回收前的高價值中間步驟，但其成功與否取決于電池初始和后續(xù)應用中的整體使用狀況。在進行電池和BMS設計時必須考慮到電池的整體使用壽命。這可能需要電池供應商和汽車制造商轉變思維方式，但從長遠來看，他們可以為創(chuàng)建具有環(huán)?？沙掷m(xù)性和經(jīng)濟可行性的新市場渠道發(fā)揮重要的作用。

除此之外，汽車行業(yè)正在制定許多與環(huán)境和社會相關的舉措，這些舉措在現(xiàn)在和將來都會產(chǎn)生效益。其中包括去掉電池化學成分中的鈷（因采礦方式存在爭議）；并減少鋁、塑料等汽車材料生產(chǎn)的排放——所有這些都是為了實現(xiàn)零碳汽車。*

ADI也在積極致力于實現(xiàn)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展目標，包括：在2050年或之前實現(xiàn)凈零排放，在2030年之前實現(xiàn)碳中和，在2030年之前將CO2和CO2e排放量、所有設施的用水量減少一半，等等。

因此，在不久的將來，人們都會因駕駛著環(huán)保的電動汽車而感覺良好，更令人欣慰的是，其中的電動汽車電池還會在梯次應用中重生，在未來的汽車、儲能系統(tǒng)或其他應用中繼續(xù)發(fā)揮它的作用。

*零碳汽車：減少材料排放 | 麥肯錫

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Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球領先的半導體公司，致力于在現(xiàn)實世界與數(shù)字世界之間架起橋梁，以實現(xiàn)智能邊緣領域的突破性創(chuàng)新。ADI提供結合模擬、數(shù)字和軟件技術的解決方案，推動數(shù)字化工廠、汽車和數(shù)字醫(yī)療等領域的持續(xù)發(fā)展，應對氣候變化挑戰(zhàn)，并建立人與世界萬物的可靠互聯(lián)。ADI公司2022財年收入超過120億美元，全球員工2.4萬余人。攜手全球12.5萬家客戶，ADI助力創(chuàng)新者不斷超越一切可能。更多信息，請訪問www.analog.com/cn。

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Gina Aquilano是ADI研究員，也是ADI公司汽車電氣化和可持續(xù)能源業(yè)務部的高級技術總監(jiān)，她致力于推動先進技術的開發(fā)和系統(tǒng)創(chuàng)新計劃，以支持未來發(fā)展。 她曾領導物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡平臺部門的先進架構和技術團隊，并設計了最近與通用汽車公司共同推出的無線電池管理系統(tǒng)。 她于2003年加入ADI公司，最初從事通信基礎設施無線電子系統(tǒng)方面的工作。 她擁有塔夫斯大學電氣工程碩士學位(MSEE)和伍斯特理工學院電氣工程學士學位(BSEE)，并于2017年完成了MIT系統(tǒng)設計和管理課程。

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