[0001] 本发明涉及电池回收领域，尤其涉及一种电池再利用方法。

[0002] 锂离子电池储能系统通过收集、储存暂时不需要的余富电能，在用电高峰时段及紧急用电、电能紧缺情况下提取其存储的电能以供用户使用，广泛地应用于不间断电源、备
用电源等设备及削峰填谷、调频等场景。2000年至2018年底，中国电化学储能的累计投运规
模为1.01GW，仅2018年一年国内新增电化学储能的投运规模为0.6GW，其中大量的电化学储
能系统为锂离子电池储能系统。

[0003] 锂离子电池储能系统包括一个或多个锂离子电池组，每个电池组包括多个锂离子电池单体。经长期使用后，锂离子电池储能系统由于电池老化，锂离子电池单体会发生不同
程度的容量衰减，导致锂离子电池单体间的一致性降低，继而造成锂离子电池储能系统整
体吞吐量降低，无法发挥最大经济效益。因此，需要对老化的锂离子电池储能系统中的锂离
子电池单体进行筛选和优化分组，提高分组后每组锂离子电池单体间的一致性，以备后续
的回收再利用，即梯次利用锂离子电池。

[0004] 现有锂离子电池的梯次利用方法往往需要根据锂离子电池单体的内阻对锂离子电池单体进行筛选和优化分组。测量锂离子电池单体的内阻需要涉及多部精密仪器，步骤
繁多，耗时长；而通过理论计算获取锂离子电池单体的内阻又往往不准确。因此，现有锂离
子电池的梯次利用方法急需改进。

[0023] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0024] 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施
例中的特征可以相互组合。

[0025] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0026] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相
连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关
系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体
含义。

[0027] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数
量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

[0028] 锂离子电池储能系统通过收集、储存暂时不需要的余富电能，在用电高峰时段及紧急用电、电能紧缺情况下提取其存储的电能以供用户使用，广泛地应用于不间断电源、备
用电源等设备及削峰填谷、调频等场景。其中，削峰填谷指的是锂离子电池储能系统在每天
电价低谷期充电，在每天电价高峰期放电，从而赚取差价；调频指的是电网根据自身负载情
况发出指令，要求储能系统以一定的功率充放电，锂离子电池储能系统需要在指令时间内
响应该电网指令，完成该指令就可获得收益。

[0029] 2000年至2018年底，中国电化学储能的累计投运规模为1.01GW，仅2018年一年国内新增电化学储能的投运规模为0.6GW，其中大量的电化学储能系统为锂离子电池储能系
统。

[0030] 锂离子电池储能系统包括一个或多个锂离子电池组，每个电池组包括多个锂离子电池单体。经长期使用后，锂离子电池储能系统由于电池老化，锂离子电池单体会发生不同
程度的容量衰减，导致锂离子电池单体间的一致性降低。由于木桶效应，造成锂离子电池储
能系统整体吞吐量降低，无法发挥最大经济效益。因此，需要对老化的锂离子电池储能系统
中的锂离子电池单体进行筛选和优化分组，提高分组后每组锂离子电池单体间的一致性，
以备后续的回收再利用，即梯次利用锂离子电池。

[0031] 现有锂离子电池的梯次利用方法往往需要根据锂离子电池单体的内阻对锂离子电池单体进行筛选和优化分组。测量锂离子电池单体的内阻需要涉及多部精密仪器，步骤
繁多，耗时长；而通过理论计算获取锂离子电池单体的内阻又往往不准确。因此，现有锂离
子电池的梯次利用方法急需改进。

[0032] 为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种电池再利用方法，本发明的电池再利用方法无需对锂离子电池单体逐个进行测量，有利于简化现有的电池再利
用方法，从而获得更大的经济效益和社会价值。

[0033] 下面将结合附图详细的对本发明的内容进行描述，以使本领域技术人员能够更加详细的了解本发明的内容。

[0034] 如图1所示，本实施方式提供了一种电池再利用方法，包括以下步骤，S1：对电池储能系统中的各个电池单体，根据类型或者型号进行第一次分类；S2：根据电池储能系统的历
史运行数据，获取电池单体的荷电状态(State of Charge,SOC)和电池健康度(State of 
Healthy,SOH)；S3：使用荷电状态对各个电池单体进行第二次分类；S4：使用电池健康度对
各个电池单体进行第三次分类；S5：拆解电池储能系统获取电池单体；S6：将第一次分类、第
二次分类和第三次分类均在同一类别的电池单体进行重组，形成新电池组，以备再利用；其
中，电池储能系统为电池容量衰减的锂离子电池储能系统，电池单体为锂离子电池单体。

[0035] 步骤S1对电池储能系统中的各个电池单体，根据类型或者型号进行第一次分类。第一次分类可以根据电池单体的型号，目的在于确保重组后形成的新电池组中电池单体的
主要性能参数能够保持一致，可以避免木桶效应的发生。电池单体的主要性能参数包括额
定容量、额定电压、充放电速率、阻抗、寿命和自放电率。具体地，电池单体的型号可以从说
明书或标签中获取。

[0036] 由于部分电池单体尽管型号不尽相同，但实际上是同一类型的产品，即其主要性能参数均相同，这样的电池单体在第一次分类中也可以被分在同一类别，这是由于电池单
体间的微弱差别不会影响重组后形成的新电池组中电池单体间的一致性。

[0037] 步骤S2根据电池储能系统的历史运行数据，获取电池单体的荷电状态(State of Charge,SOC)和电池健康度(State of Healthy,SOH)。其中，荷电状态指的是剩余电量，即
电池单体的剩余容量与其完全充电状态下容量的比值。当SOC为零时表示电池放电完全，当
SOC为1时表示电池充满。电池健康度，又称作性能状态。指的是电池单体的性能参数与标称
参数的比值。新出厂的电池SOH为1，完全报废的电池SOH为零。

[0038] 本实施方式中，电池单体的荷电状态和电池健康度均由电池储能系统的历史运行数据直接提供，无需对电池单体进行逐个测量和计算，有利于简化电池再利用方法，从而获
得更大的经济效益和社会价值。

[0039] 具体地，各个电池单体串联，电池储能系统的主控系统采集电流，电池储能系统的从控系统采集各个电池单体的电压。电池储能系统内还设有多个温度传感器。电池储能系
统根据温度、电流和电压自动计算各个电池单体的荷电状态。接着，电池储能系统根据各个
电池单体的荷电状态、初始容量、累计充放电量、温度、电压、电流自动计算出各个电池单体
的电池健康度。工作人员在需要各个电池单体的荷电状态和电池健康度时，只需要直接从
电池储能系统中提取即可。

[0040] 步骤S3使用荷电状态对各个电池单体进行第二次分类。第二次分类的目的在于找出荷电状态类似的电池单体，并将荷电状态类似的电池单体分在同一类别，这样可以确保
第二次分类后在同一类别的电池单体荷电状态基本类似，从而确保重组后的新电池组的各
个电池单体充放电的一致性，避免木桶效应引发重组后的新电池组的整体吞吐量降低，无
法发挥最大经济效益。

[0041] 步骤S4使用电池健康度对各个电池单体进行第三次分类。第三次分类的目的在于找出电池健康度类似的电池单体，并将电池健康度类似的电池单体分在同一类别，这样可
以确保第三次分类后在同一类别的电池单体电池健康度基本类似，从而确保重组后的新电
池组的各个电池单体充放电速率的一致性，避免木桶效应引发重组后的新电池组的整体吞
吐量降低，无法发挥最大经济效益。

[0042] 步骤S5拆解电池储能系统获取电池单体。具体地，可以对获取的电池单体进行标记，标记内容可以是第一次分类产生的第一次分类类别、第二次分类产生的第二次分类类
别和第三次分类产生的第三次分类类别；标记内容也可以是电池单体的原始位置，即电池
单体所属的电池储能系统、电池组和电池单体在电池组中的序号。标记的目的在于将电池
单体与分类结果相对应，以备后续重组利用。

[0043] 步骤S6将第一次分类、第二次分类和第三次分类均在同一类别的电池单体进行重组，形成新电池组，以备再利用。重组后形成的新电池组，组内电池单体的主要性能参数、荷
电状态、电池健康度高度一致，确保各个电池单体充放电速率及充放电电量的一致性，可以
避免木桶效应的发生，有利于发挥最大经济效益。

[0044] 本实施方式由于采用了一种电池再利用方法，包括以下步骤，S1：对电池储能系统中的各个电池单体，根据类型或者型号进行第一次分类；S2：根据电池储能系统的历史运行
数据，获取电池单体的荷电状态(State  of Charge,SOC)和电池健康度(State of 
Healthy,SOH)；S3：使用荷电状态对各个电池单体进行第二次分类；S4：使用电池健康度对
各个电池单体进行第三次分类；S5：拆解电池储能系统获取电池单体；S6：将第一次分类、第
二次分类和第三次分类均在同一类别的电池单体进行重组，形成新电池组，以备再利用；其
中，电池储能系统为电池容量衰减的锂离子电池储能系统，电池单体为锂离子电池单体的
技术手段，该电池再利用方法根据锂离子电池单体的荷电状态和电池健康度对锂离子电池
单体进行筛选和优化分组；由于锂离子电池单体的荷电状态和电池健康度可以从锂离子电
池储能系统的运行数据中直接获取，因此无需对锂离子电池单体逐个进行测量，有利于简
化电池再利用方法，从而获得更大的经济效益和社会价值。

[0045] 可选地，本实施方式的类型包括外包装类型、实用性能类型和材料体系类型。

[0046] 外包装类型、实用性能类型和材料体系类型决定了电池单体的主要性能参数，例如额定容量、额定电压、充放电速率、阻抗、寿命和自放电率，是否高度一致。

[0047] 当电池单体的外包装类型、实用性能类型和材料体系类型一致时，即可判定电池单体实际属于同一类型产品，即电池单体的主要性能参数应该大体相同，由于电池单体间
的微弱差别不会影响重组后形成的新电池组中电池单体间的一致性，所以外包装类型、实
用性能类型和材料体系类型一致的电池单体在第一次分类中可以被分在同一类别。第一次
分类，有利于确保重组后形成的新电池组中电池单体间主要性能参数的一致性，从而有利
于避免木桶效应的发生，继而有利于提高重组后新电池组的整体吞吐量，发挥最大经济效
益。

[0048] 本实施方式由于采用了类型包括外包装类型、实用性能类型和材料体系类型的技术手段，有利于确保重组后形成的新电池组中电池单体间主要性能参数的一致性，从而有
利于避免木桶效应的发生，继而有利于提高重组后新电池组的整体吞吐量，发挥最大经济
效益。

[0049] 可选地，本实施方式的外包装类型包括软包铝塑膜电池、方形硬壳电池和圆柱硬壳电池。

[0050] 软包铝塑膜电池、方形硬壳电池和圆柱硬壳电池是常见的电池外包装，所以大多数电池单体可以被归为软包铝塑膜电池、方形硬壳电池和圆柱硬壳电池中的一种。相同外
包装的电池单体，有利于重组和重新包装，继而使用外包装类型对各个电池单体进行分类，
有利于电池单体的回收再利用。

[0051] 有些锂离子电池储能系统中的电池单体的外包装可能不属于上述的三种类型，但如果各个电池单体的外包装相同，且数量大，也可以组织进行回收重组，通过梯次利用，充
分发挥电池单体的经济效益。

[0052] 本实施方式由于采用了外包装类型包括软包铝塑膜电池、方形硬壳电池和圆柱硬壳电池的技术手段，相同外包装的电池单体，有利于重组和重新包装，继而使用外包装类型
对各个电池单体进行分类，有利于电池单体的回收再利用。

[0053] 可选地，本实施方式的实用性能类型包括功率型电池、容量型电池和混合型电池。

[0054] 功率型电池、容量型电池和混合型电池决定了电池的充放电速率和额定容量。相同实用性能类型的电池单体进行重组，有利于提高新电池组中各个电池单体间的一致性，
继而使用实用性能类型对各个电池单体进行分类，有利于电池单体的回收再利用。

[0055] 本实施方式由于采用了实用性能类型包括功率型电池、容量型电池和混合型电池的技术手段，有利于提高新电池组中各个电池单体间的一致性，继而使用实用性能类型对
各个电池单体进行分类，有利于电池单体的回收再利用。

[0056] 可选地，本实施方式的材料体系类型包括磷酸铁锂锂电池、镍钴锰三元锂电池、镍钴铝三元锂电池、钛酸锂锂电池和锰酸锂锂电池。

[0057] 材料体系决定了电池的主要性能参数。相同材料体系类型的电池单体进行重组，有利于提高新电池组中各个电池单体间的一致性，继而使用材料体系类型对各个电池单体
进行分类，有利于电池单体的回收再利用。

[0058] 磷酸铁锂锂电池、镍钴锰三元锂电池、镍钴铝三元锂电池、钛酸锂锂电池和锰酸锂锂电池是常见的电池材料体系，所以大多数电池单体可以被归为磷酸铁锂锂电池、镍钴锰
三元锂电池、镍钴铝三元锂电池、钛酸锂锂电池和锰酸锂锂电池中的一种。

[0059] 有些锂离子电池储能系统中的电池单体的材料体系可能不属于上述材料体系类型，但如果各个电池单体的材料体系相同，且数量大，也可以组织进行回收重组，通过梯次
利用，充分发挥电池单体的经济效益。

[0060] 本实施方式由于采用了材料体系类型包括磷酸铁锂锂电池、镍钴锰三元锂电池、镍钴铝三元锂电池、钛酸锂锂电池和锰酸锂锂电池的技术手段，有利于提高新电池组中各
个电池单体间的一致性，继而使用材料体系类型对各个电池单体进行分类，有利于电池单
体的回收再利用。

[0061] 可选地，本实施方式在第二次分类中根据荷电状态的不同，从荷电状态0％至100％，以每5个百分点为一档，将各个电池单体进行分类。具体地，电池荷电状态范围(电池
SOC范围)与电池荷电状态类别(电池SOC类别)的关系具体如下表1所示。

[0062] 表1电池荷电状态范围与电池荷电状态类别的关系

[0063] 电池SOC范围/％ 电池SOC类别>95 CA
90-95 CB
85-90 CC
80-85 CD
75-80 CE
70-75 CF
65-70 CG
60-65 CH
55-60 CI
50-55 CJ
45-50 CK
40-45 CL
35-40 CM
30-35 CN
25-30 CO
20-25 CP
15-20 CQ
10-15 CR
5-10 CS
0-5 CT

[0064] 第二次分类的目的在于找出荷电状态的差异在5％以内的电池单体，并将荷电状态的差异在5％以内的电池单体分在同一类别，这样可以确保第二次分类后在同一类别的
电池单体荷电状态基本类似，从而确保重组后的新电池组的各个电池单体充放电的一致
性，避免木桶效应引发重组后的新电池组的整体吞吐量降低，无法发挥最大经济效益。

[0065] 另外，本实施方式中的电池单体的荷电状态由电池储能系统的历史运行数据直接提供，无需对电池单体进行逐个测量和计算，有利于简化分类过程，继而简化电池再利用方
法，从而获得更大的经济效益和社会价值。

[0066] 本实施方式由于采用了在第二次分类中根据荷电状态的不同，从荷电状态0％至100％，以每5个百分点为一档，将各个电池单体进行分类的技术手段，有利于确保第二次分
类后在同一类别的电池单体荷电状态基本类似，从而确保重组后的新电池组的各个电池单
体充放电的一致性，避免木桶效应引发重组后的新电池组的整体吞吐量降低，无法发挥最
大经济效益；另外，由于电池单体的荷电状态由电池储能系统的历史运行数据直接提供，无
需对电池单体进行逐个测量和计算，有利于简化分类过程，继而简化电池再利用方法，从而
获得更大的经济效益和社会价值。

[0067] 可选地，本实施方式在第三次分类中根据电池健康度的不同，从电池健康度60％至100％，以每3个百分点为一档，将各个电池单体进行分类。具体地，电池健康度范围(电池
SOH范围)与电池健康度类别(电池SOH类别)的关系具体如下表2所示。

[0068] 表2电池健康度范围与电池健康度类别的关系

[0069] 电池SOH范围/％ 电池SOH类别>99 HA
96-99 HB
93-96 HC
90-93 HD
87-90 HE
84-87 HF
81-84 HG
78-81 HH
75-78 HI
72-75 HJ
69-72 HK
66-69 HL
63-66 HM
60-63 HN

[0070] 第三次分类的目的在于找出电池健康度的差异在3％以内的电池单体，并将电池健康度的差异在3％以内的电池单体分在同一类别，这样可以确保第三次分类后在同一类
别的电池单体电池健康度基本类似，从而确保重组后的新电池组的各个电池单体充放电速
率的一致性，避免木桶效应引发重组后的新电池组的整体吞吐量降低，无法发挥最大经济
效益。

[0071] 另外，本实施方式中的电池单体的电池健康度由电池储能系统的历史运行数据直接提供，无需对电池单体进行逐个测量和计算，有利于简化分类过程，继而简化电池再利用
方法，从而获得更大的经济效益和社会价值。

[0072] 本实施方式由于采用了在第三次分类中根据电池健康度的不同，从电池健康度60％至100％，以每3个百分点为一档，将各个电池单体进行分类的技术手段，有利于确保第
三次分类后在同一类别的电池单体电池健康度基本类似，从而确保重组后的新电池组的各
个电池单体充放电速率的一致性，避免木桶效应引发重组后的新电池组的整体吞吐量降
低，无法发挥最大经济效益；另外，由于电池单体的电池健康度由电池储能系统的历史运行
数据直接提供，无需对电池单体进行逐个测量和计算，有利于简化分类过程，继而简化电池
再利用方法，从而获得更大的经济效益和社会价值。

[0073] 可选地，本实施方式在步骤S4中，淘汰电池健康度低于60％的电池单体。

[0074] 电池健康度低于60％的电池单体的利用价值低于对其进行拆装、重组的成本，因此直接予以淘汰，而不再进行拆装、重组，有利于实现利益最大化，从而发挥重组的最大经
济效益。

[0075] 本实施方式由于采用了在步骤S4中，淘汰电池健康度低于60％的电池单体的技术手段，有利于实现利益最大化，从而发挥重组的最大经济效益。

[0076] 可选地，本实施方式在步骤S5中，淘汰有刮痕、腐蚀、漏液、破损、严重突起或凹痕的电池单体。

[0077] 有刮痕、腐蚀、漏液、破损、严重突起或凹痕的电池单体不利于安全生产，因此直接予以淘汰，而不再进行拆装、重组，有利于提高重组后形成的新电池组的质量和安全性能，
确保新电池组的稳定运行。

[0078] 本实施方式由于采用了在步骤S5中，淘汰有刮痕、腐蚀、漏液、破损、严重突起或凹痕的电池单体的技术手段，有利于提高重组后形成的新电池组的质量和安全性能，确保新
电池组的稳定运行。

[0079] 可选地，本实施方式在再利用新电池组前，需要对新电池组进行检测，获取新电池组中电池单体的荷电状态和电池健康度。

[0080] 检测的目的在于确保重组后形成的新电池组的质量，避免不合格产品被应用而造成的损失。具体地，检测新电池组中电池单体的荷电状态和电池健康度，确保新电池组中电
池单体的荷电状态的差异在5％以内，且新电池组中电池单体的电池健康度的差异在3％以
内，提高新电池组中各个电池单体间的一致性，保障后续新电池组的梯次利用，有利于充分
发挥新电池组中电池单体的经济效益。

[0081] 本实施方式由于采用了再利用新电池组前，需要对新电池组进行检测，获取新电池组中电池单体的荷电状态和电池健康度的技术手段，确保新电池组中电池单体的荷电状
态的差异在5％以内，且新电池组中电池单体的电池健康度的差异在3％以内，提高新电池
组中各个电池单体间的一致性，保障后续新电池组的梯次利用，有利于充分发挥新电池组
中电池单体的经济效益。

[0082] 实施例一

[0083] 一锂离子电池储能系统，经长期使用，其电池容量衰减严重，故须要对其实施电池再利用方法。

[0084] 通过阅读锂离子电池储能系统的说明书，得知锂离子电池储能系统中一组电池均为同一型号的钛酸锂锂电池，电池单体的数量为294。由于该组电池型号相同，所以该组电
池的外包装类型、实用性能类型和材料体系类型均相同，即第一次分类结果为该组电池均
在同一类别。

[0085] 导出锂离子电池储能系统的历史数据，获取该组电池中各个电池单体的荷电状态和电池健康度的数据。图2为该组电池中各个电池单体的荷电状态的数据。图3为该组电池
中各个电池单体的电池健康度的数据。

[0086] 使用刚刚获取的荷电状态值对该组电池中各个电池单体进行第二次分类，图4为第二次分类的分类结果。294个电池单体分别属于类别CB、类别CC和类别CD，其中类别CB含
有85个电池单体，类别CC含有202个电池单体，类别CD含有7个电池单体。

[0087] 使用获取的电池健康度值对该组电池中各个电池单体进行第三次分类，图5为第三次分类的分类结果。294个电池单体分别属于类别HA、类别HB、类别HC和类别HD，其中类别
HA含有65个电池单体，类别HB含有203个电池单体，类别HC含有23个电池单体，类别HD含有3
个电池单体。

[0088] 拆解该电池储能系统获取电池单体，并对各个电池单体的外观进行检查，未发现具有刮痕、腐蚀、漏液、破损、严重突起或凹痕的电池单体。

[0089] 将第一次分类、第二次分类和第三次分类均在同一类别的电池单体进行重组，形成新电池组，每组新电池组的数量如图6所示，以备再利用。具体地，294个电池单体分别属
于类别HA-CB、类别HA-CC、类别HB-CB、类别HB-CC、类别HB-CD、类别HC-CB、类别HC-CC、类别
HD-CB、类别HD-CC，其中类别HA-CB含有17个电池单体，类别HA-CC含有48个电池单体，类别
HB-CB含有57个电池单体，类别HB-CC含有139个电池单体，类别HB-CD含有7个电池单体，类
别HC-CB含有9个电池单体，类别HC-CC含有14个电池单体，类别HD-CB含有2个电池单体，类
别HD-CC含有1个电池单体。

[0090] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。