在11月19日举办的第二届锂电池技术与产业发展论坛上，中国电科院储能电池本体技术研究室主任杨凯介绍，随着我国电动汽车行业的快速发展，未来动力锂离子电池退役量将逐年增加。
杨凯估算，2019年将迎来退役电池的GWh时代，2025年预计将接近100GWh。电力储能作为智能电网的关键要素之一，是大规模消纳退役电池、实现动力电池梯次利用的有效手段。
杨凯表示，电力储能的场景非常丰富，可以为不同性能的退役电池提供不同的应用的场景。未来新能源发电大概可以消纳120GWh的退役电池，梯次利用电池给电力低成本化带来了机遇。
公开资料显示，中国的新能源汽车已进入了快速发展时期，2017年全国销售了77.7万辆，2018年预计销量将超过100万辆。
梯次利用对电池的新要求
所谓梯次利用，即当动力电池的安全、能量和功率等性能不能满足电动汽车的要求时，就会从电动汽车上退役，这些退役电池中很多仍具有较高的剩余能量，经过重新的检测、筛选之后，可应用于使用条件相对温和的场合。
杨凯认为，动力电池梯次利用的主要场景为低速电动车、电网应用和通讯基站。与电动汽车相比，梯次利用存在的多种潜在应用场景在充电倍率、充放电频次和充放电深度上有很大不同。
其中，电动汽车对电池功的要求功率为30-60KW，容量大于120min，充放电交织频次0.1-0.3次／天，充放电倍率0.5-1c，充放电深度为80％-90%。
在梯次利用场景下，低速电动车对电池的要求功率为5-15KW，容量大于120min，充放电交织频次0.1-0.3次／天，充放电倍率0.25－0.5c，充放电深度为80％-90%；电网调频对电池的要求功率为MW级，容量大于15min，充放电交织频次500-800次/天，充放电倍率1-4c，充放电深度为小于20%；电网调峰对电池的要求功率为大于10MW，容量大于120min，充放电交织频次1-3次/天，充放电倍率0.25－0.5c，充放电深度为90％-100%；基站备用对电池的要求功率为3-10KW，容量大于180min，充放电交织频次0.1-0.2次／天，充放电倍率0.2－0.4c。
杨凯介绍，动力电池回收具有三重意义。第一，梯次利用可以延迟电池的使用寿命，提高动力电池全寿命周期的使用价值，若在梯次利用过程中可以获利，则可以变相降低电动汽车的初次采购成本有助于促进电动汽车的推广利用。
第二，退役电动汽车电池应用于电力储能，可降低储能工程造假，降低用户的用电成本，为电化学储能技术的普及应用实现正向反馈。
第三，动力电池的梯次利用是对资源的充分利用，很好符合了环境保护的回收、再利用、减排和可恢复4R原则。
面临安全性和经济性挑战
目前，国内外很多公司已经尝试了退役动力电池梯次利用的案例。
杨凯介绍，在国内，深圳比亚迪、北汽新能源和上海煦达主要用在用户侧削峰填谷场景，国网和南网斗勇在电网侧储能，铁塔集团用在通信基站备用电源。
在国外，4R公司用在光伏电站，通用汽车用在家庭储能，尼桑汽车用在用户侧储能，宝马汽车用在光储充电站，奔驰汽车用在电力市场服务，UL实验室用在标准制定上。
杨凯分析，从国内外公司技术研究的重点来看，目前主要集中在退役动力电池的状态评估、分选重组、电热安全管理上，并开展示范工程。
从技术的发展趋势来看，梯次利用从拆解成单体到模组直接利用，工程规模从KWh级到MWh级。
杨凯解释，早期即2015年之前主要为拆解单体。早期由于电池的性能和一致性较差，且历史数据缺失，通常是将收集下的退役电池拆解为单体，然后对电池单体进行容量、内阻等参数进行逐一的检测，并依据检测结果对电池进行筛选，之后对电池进行分组并安装新的电、热和安全管理系统形成电池模块；最后基于重组后的电池模块开展储能系统集成。
这种方式虽然可以精确掌握每块电池的容量、内阻等参数，但由于退役电池的利用率低，检测、分选和重组成本高，梯次利用的经济性差，目前已经被废弃。
在2015年之后，业内梯次利用主要采取模组或者pack直接利用。通过历史数据估算电池退役时的容量、内阻、自放电等外特性参数，分析电池的一致性，并据此进行电池模块或pack的分选重组，然后开展储能系统的集成和工程应用。对电池的倍率性能、环境适应性、安全性能和失效风险进行抽样检测，以确定在梯次利用过程中的运行和控制策略。
这种方式可以充分利用退役电池模块中各个组件，电池评估、分选重组和系统集成的整体成本比较低，因此已成为目前行业内的主流技术路线。
资料显示，国家电网已经完成3套百千瓦时和2套MWh梯次利用电池系统示范应用，在建3MW/9MWh梯次利用电池储能系统；铁塔公司，2016年利用退役磷酸铁锂电池作为基站的备用电源，在57个基站开展了试点。2017年，采购退役电池0.3GWh，在1万个基站开展了安装和应用；南方电网、比亚迪、北汽新能源等也都在建设梯次利用的示范工程。
杨凯介绍，梯次利用面临经济性和安全性的挑战。新旧电池成本之差是梯次利用能否实现经济型的关键。近年来，新电池性能的提升和成本的快速下降是影响梯次利用发展的最大竞争因素。同时梯次利电池相对新电池，安全隐患增加，如何确保使用过程的安全，是梯次利用电池应用过程中的重点。
杨凯认为，梯次利用需要实现技术突破和商业模式创新。在技术上，需要研究的技术包括电动汽车在设计之初如何兼顾梯次利用、低成本性能评估、分组重选技术、全生命周期监控的大数据信息技术、安全预警和防护消防技术。在商业模式上，是卖电池还是卖服务还是以租代售？
