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本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。随着电动汽车在全球范围内迅速普及，很快就会出现一波废旧电池的浪潮，这些电池的性能已经无法满足需要可靠加速和续航能力的车辆。但一项新的研究表明，这些电池作为电网规模的太阳能光伏发电装置的后备存储，仍有可能拥有有用且有利可图的第二生命，它们甚至可以发挥出超过十年的性能。这项研究发表在《AppliedEnergy》杂志上，由六名现任和前任麻省理工学院的研究人员进行，其中包括博士后IanMathews和机械工程教授TonioBuonassisi，他是光伏研究实验室的负责人。作为测试案例，研究人员详细研究了加州一个假设的电网规模的太阳能农场。他们研究了几种方案的经济性：单独建造一个2.5兆瓦的太阳能农场；与新的锂离子电池存储系统一起建造同样的农场；以及用回收的电动汽车电池制成的电池阵列来建造，这些电池的容量已经下降到了原始容量的80%。他们发现，新的电池安装并不能提供合理的净投资回报，但只要电池的成本低于原价的60%，一个管理得当的废旧电动汽车电池系统就可以成为一个很好的、有利可图的投资。这个过程听起来可能很简单，偶尔也会在较小规模的项目中实施，但将其扩展到较大规模并不简单，Mathews解释说。在技术层面上有很多问题。当你把电池取出来的时候，你如何筛选电池，以确保它们足够好，可以重复使用？你如何把不同车的电池打包在一起，让你知道它们能很好地一起使用，并且不会有一个电池比其他电池差很多，以致拖累系统的性能？他说，在经济性方面，也有一些疑问。我们是否确定这些电池还有足够的价值，足以证明把它们从汽车上拿下来，收集起来，检查一遍，再重新包装到新的应用中的成本是合理的？对于加州当地条件下的模型案例，研究小组发现，答案似乎是肯定的。这项研究使用了一个半经验的电池退化模型，通过测量数据训练，预测这些锂离子电池在不同的工作条件下的容量衰减，并发现在相对温和的充电和放电周期下工作，电池可以达到最大的寿命和价值--永远不会超过65%的满电或低于15%。这一发现挑战了之前的一些假设，即最初以最大容量运行电池将提供最大的价值。一个未知的因素是，电池在这第二个应用中还能继续有效地运行多久？该研究做了一个保守的假设，即在电池的额定容量从最初的80%下降到70%后（即从电动车退役时），电池将从太阳能农场的后备服务中退役。但是，Mathews说，继续运行到60%的容量甚至更低的容量可能是安全和值得的。他说，需要进行更长期的试点研究才能确定。许多电动汽车制造商已经开始进行这样的试点研究。这本身就是一个完整的研究领域，他说，因为典型的电池有多种降解途径。试图弄清楚当你进入这种更快速的降解阶段会发生什么，这是一个活跃的研究领域。在某种程度上，降解是由电池的控制方式决定的。所以，你实际上可能会在项目的生命周期内调整你的控制算法，只是真正地尽可能地将这一点推出去。这也是该团队将在持续研究中追求的一个方向，他说。我们认为这可能是机器学习方法的一个很好的应用，试图找出那种在项目生命周期内调整这些控制策略的智能方法和预测分析。他解释说，这样一个项目的实际经济性可能会因当地的监管和税率制定结构而有很大的差异。例如，有些地方规定允许将储能系统的成本计入新的可再生能源供应的总成本中，以确定电价，而其他地方则不允许。这类系统的经济性将是非常具体的，但加州的案例研究只是美国的一个例证。麦肯锡公司最近的一份报告显示，从现在到年，随着可再生能源项目的后备存储需求的增长，第二次使用的电动汽车电池可能会满足一半的需求，Mathews说。他说，一些电动汽车公司，包括由麻省理工学院校友创办的Rivian公司，已经在设计他们的电池组，以使这种报废再利用尽可能容易。论文标题为《Technoeconomicmodelofsecond-lifebatteriesforutility-scalesolarconsideringcalendarandcycleaging》。

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