《Journal of Energy Storage》：Second-life batteries for a greener grid: strategies for sustainable energy storage and e-waste reduction
编辑推荐：
锂离子电池退役后作为储能系统再利用，分析其技术可行性和经济性，探讨电池管理、生命周期评估及循环经济模式，提出解决性能衰减、安全风险等挑战的路径。
作者列表：
阿西特·莫汉蒂（Asit Mohanty）
阿吉莱斯瓦里·拉玛萨米（Agileswari Ramasamy）
乔卡林加姆·阿拉文德·瓦伊蒂林加姆（Chockalingam Aravind Vaithilingam）
普拉吉扬·P·莫汉蒂（Pragyan P. Mohanty）
贾维德·汗·布托（Javed Khan Bhutto）
哈迪·哈卡米（Hadi Hakami）
纳兹尼恩·穆什塔克（Nazneen Mushtaque）
所属机构：
马来西亚吉隆坡卡詹的UNITEN电力工程学院（Institute of Power Engineering, UNITEN, Kajang, Kuala Lumpur, Malaysia）
摘要
随着向可再生能源的转型以及电动汽车（EV）的普及，锂离子电池的使用量迅速增加，同时也引发了人们对电池废物和资源可持续性的担忧。本文探讨了二次利用电池（即从电动汽车中退役的电池）在促进能源存储系统可持续性方面的重要作用。二次利用电池不仅延长了电池的使用寿命，还带来了双重好处：减少了电子废物，并降低了与电网规模能源存储相关的环境和经济成本。研究严格分析了将二次利用电池整合到固定储能系统中的技术、经济和政策框架，包括那些支持太阳能和风能的系统。文章还讨论了诸如性能下降、安全问题、标准化问题以及法规不明确性等关键挑战，并结合了成功的试点项目和商业应用进行了分析。最终认为，二次利用电池为提高电网可持续性并减少电池生命周期对环境的影响提供了重要机会。
部分内容摘录
术语表
| EV |
电动汽车 |
| SLB |
二次利用电池 |
| BMS |
电池管理系统 |
| LCA |
生命周期评估 |
| SOH |
电池健康状态 |
| NCA |
>镍钴铝氧化物（Nickel Cobalt Aluminum Oxide）
| LFP |
>锂铁磷酸盐（Lithium Iron Phosphate）
| CNN |
>卷积神经网络（Convolutional Neural Networks）
| LSTM |
>长短期记忆（Long Short-Term Memory）
| BESS |
>电池储能系统（Battery Energy Storage System）
| CE |
>库仑效率（Coulombic Efficiency）
| ML |
>机器学习（Machine Learning）
| NMC |
>镍锰钴（Nickel Manganese Cobalt）
| EIS |
>电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy）
| FDI |
>故障检测与隔离（Fault Detection and Isolation）
| OEM |
>原始设备制造商（Original Equipment Manufacturers）
| DoD |
>放电深度（Depth of Discharge）
| GHG |
>温室气体（Greenhouse Gas）
| DfSL |
>设计（Design）
电池寿命终结与二次利用概念
电动汽车（EV）使用的电池主要是锂离子电池（Li-ion），这些电池设计用于承受高负荷，通常在使用8-10年后仍能保持70-80%的初始容量[65]。这类电池的生命周期具有特定的性能要求和运行条件，常应用于需要高功率输出、快速充电能力以及严格遵守温度和电压限制的汽车领域。
二次利用电池技术与架构
二次利用电池系统结合了化学、结构和电气特性，将退役的电动汽车电池转化为安全可靠的固定储能系统。本文详细分析了二次利用电池实施的基本技术原理，并对其实际可行性进行了评估。目前主要应用于二次利用电池的锂离子化学类型包括锂铁磷酸盐（LFP）、镍锰钴（NMC）和镍钴铝氧化物（NCA）。
二次利用电池的应用
二次利用电池为延长电动汽车电池的使用寿命提供了经济高效且环保的解决方案。当电池健康状态（SoH）降至70-80%以下时，这些电池可以用于要求较低的应用场景[6]。
挑战与限制
尽管二次利用电池具有环境和经济优势，但其广泛应用仍受到技术、法规和操作方面的诸多阻碍（见图7和表7）。安全问题源于电池退化模式的不确定性及潜在的热事件，因此需要制定严格的筛选程序和先进的电池管理系统（BMS）来确保可靠性。
二次利用电池的最新进展与解决方案
数字技术、诊断技术和商业创新的最新发展为二次利用电池的评估、部署和管理带来了革命性的变革，有助于解决异质性、可追溯性不足和安全问题[160]。
二次利用电池系统的未来研究方向
二次利用电池的广泛应用依赖于技术成熟度、经济可行性和针对性研究，以解决现有的性能、集成和系统挑战。本文指出了关键的研究空白，并提出了实现二次利用电池在能源系统中安全、可扩展和智能化应用的方法[183]（见表10）。预计从2025年到2040年，二次利用电池将对全球能源存储产生重大影响。
结论
二次利用电池为提升可持续能源存储和减少电子废物提供了重要机会，有助于构建更加环保和可靠的电网。通过回收电动汽车和消费设备中的电池，二次利用电池不仅延长了关键材料的寿命，减轻了电池处理对环境的影响，还提供了比新建储能系统更经济高效的替代方案。本文从技术、经济和环境三个维度对其进行了全面分析。
作者贡献声明
- 阿西特·莫汉蒂（Asit Mohanty）：撰写初稿、方法论设计、概念构建
- 阿吉莱斯瓦里·拉玛萨米（Agileswari Ramasamy）：撰写初稿、监督工作
- 乔卡林加姆·阿拉文德·瓦伊蒂林加姆（Chockalingam Aravind Vaithilingam）：撰写初稿、监督工作
- 普拉吉扬·P·莫汉蒂（Pragyan P. Mohanty）：撰写初稿、资源协调
- 贾维德·汗·布托（Javed Khan Bhutto）：撰写初稿、数据验证、资金筹集
- 哈迪·哈卡米（Hadi Hakami）：撰写初稿、方法论设计
- 纳兹尼恩·穆什塔克（Nazneen Mushtaque）：撰写初稿、数据收集与分析
利益冲突声明
我们声明本文内容真实，未抄袭任何来源；本研究未接受任何外部资助。我们保证在研究过程中遵循了所有伦理规范，且所有作者之间不存在利益冲突。
致谢
作者感谢电力工程学院院长提供的研究机会（通过马来西亚BOLD Refresh博士后奖学金项目）。同时，我们也感谢沙特阿拉伯国王哈立德大学（King Khalid University）的科学研究部门通过RGP2/343/46号资助计划对本研究的支持。
