废弃锂离子电池的第二次生命

2030年，全球约有120万块电动汽车、公共汽车和工程机械的锂离子电池将因达到计划使用寿命、保修到期或整车报废而退役。

到2040年，预计将丢弃约1400万个废弃电池。回收材料很有意义，但成本昂贵且技术要求高。因此，重新使用电池会更好、更可持续，例如作为固定蓄电装置。但这需要对其剩余性能和安全性进行合理评估。

格拉茨理工大学(TU Graz)车辆安全研究所的研究人员现已建立了第一个可用于可靠评估废弃电池状况的参数。他们的工作发表在《电池》杂志上。

13个指标表征衰老过程

到目前为止，充电容量的减少和内阻的增加已成为废旧电池状况的指示。然而，这还不足以决定是否可能进行第二次使用。因此，研究人员分析了在实际条件下用于车辆的锂离子电池和实验室中相同的新电池。

在重复的充电和放电循环中，他们记录了 31 个不同的参数，然后检查它们在多大程度上代表了电池的老化状况。其中 13 个指标被证明是有意义的，例如，包括充电和放电容量、充电过程中极间的温差以及充电过程后电池单元的松弛行为。

“利用这些指标，我们可以得出有关锂离子电池老化状态的结论，并对不同的使用情况得出初步结论，而无需依赖数据保护方面敏感的数据，例如电池的使用历史记录。” Jörg Moser，格拉茨工业大学车辆安全研究所格拉茨电池安全中心负责人。

“在此基础上，我们可以决定电池原则上是否适合在特定应用领域进一步使用。”

下一步是安全评估

然而，仍需要评估电池的安全状态，以确保低风险的重复使用。在其首次使用过程中，材料会发生化学变化，这可能会影响其安全使用。

“为了能够确定其安全行为，了解电池及其内部发生的过程、反应和变化的细节至关重要，”克里斯蒂安·埃勒斯多弗 (Christian Ellersdorfer) 说。他领导了车辆安全研究所的 COMET 项目 SafeLIB，该项目由研究机构以及汽车和技术公司组成的联盟正在致力于对新旧锂离子电池进行安全相关评估。初步结果预计将于今年年底得出。

电池可能需要几年时间才能在后续应用中广泛重复使用，从而使电动汽车在整个生命周期中更具可持续性。毕竟，还必须考虑新的存储材料、不同电池技术的安全性、二次使用的经济可行性以及与数据保护、保证和责任相关的法律问题。

“这形成了一个跨学科的研究领域，我们希望在格拉茨工业大学与国内和国际合作伙伴一起开展进一步的研究项目，”Ellersdorfer 说。