技术领域
[0001] 本发明涉及废旧电池回收与再利用技术领域，更具体地说，本发明涉及废旧锂离子电池梯级回收与再利用方法及系统。
相关背景技术
[0002] 随着电动汽车产业的快速发展，锂离子电池作为新能源汽车的核心部件，产量和使用量持续快速增长。但锂离子电池的使用寿命一般在3‑8年，大量废旧锂离子电池的产生对资源环境造成严重威胁。如何高效、经济地回收利用废旧锂离子电池，实现资源的可持续利用，是目前亟需解决的重要问题。
[0003] 授权公告号为CN110176647B的中国专利公开了一种废旧锂离子电池负极材料梯级利用方法。该方法以容量保持率与石墨负极中非水溶性锂占总锂百分比的反比关系为分级依据，按锂电池容量保持率的不同设计不同的回收工艺，结合电芯梯级回收过程获得的保持容量等电化学数据，对老化程度不同的废电池设计梯级提锂工艺，在室温条件下用纯水浸出提取废旧锂电池负极石墨中的Li，以降低回收成本，提升再利用价值。但该方法主要针对负极材料，未涉及正极材料的回收利用，难以实现废旧锂电池材料的全组分高效回收。
[0004] 授权公告号为CN109346741B的中国专利公开了一种锂电池废旧正极材料再利用的方法。该方法构建独特的三相一步反应体系，可实现任意组分的废旧正极材料都能获得较高的钴镍锰锂一步反应浸出效率。但该方法未考虑废旧电池和材料性能的差异性，对不同状态的废旧电池和材料采用相同的处理方式，难以最大限度挖掘废旧电池的剩余价值。
[0005] 综上，现有技术缺乏系统全面的废旧锂电池集成化梯级回收方法，难以根据废旧电池和材料性能差异进行分级处理，实现废旧电池全组分材料的高效回收与高值化利用。
具体实施方式
[0069] 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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
[0070] 实施例1
[0071] 请参阅图1所示，本实施例提供了废旧锂离子电池梯级回收与再利用方法，包括：
[0072] 步骤S1000，采集废旧锂离子电池的第一特征信息，根据第一特征信息，将废旧锂离子电池划分为不同的老化等级，针对每个老化等级的电池，设计差异化的目标放电曲线，根据差异化的目标放电曲线，对各个老化等级的废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到第一放电数据；
[0073] 进一步地，步骤S1000包括：
[0074] 步骤S1100，接收待处理的废旧锂离子电池，采集废旧锂离子电池的第一特征信息，所述第一特征信息包括电池类型参数、电池容量参数、电池电压参数和电池使用时间参数；
[0075] 具体而言，步骤S1100是对废旧锂离子电池进行全面的信息采集，为后续分级处理奠定基础。电池类型反映了电池的材料体系和结构特点，常见的锂离子电池类型有磷酸铁锂电池、三元材料电池、锰酸锂电池等。电池容量是衡量电池储能能力的关键指标，通常以安时(Ah)或瓦时(Wh)表示。不同类型电池的材料体系、结构特点、性能参数存在较大差异，因此需要分类识别和处理。电池容量直接决定着电池的使用时间和续航里程。通过条形码或射频识别技术快速获取电池类型和容量信息，这些信息通常印刷在电池外壳标识上。使用专业的电压测量仪表测得电池的开路电压和负载电压，得到电池电压参数；开路电压反映电池的荷电状态，负载电压体现电池的输出能力，二者共同决定了电池的剩余电量水平。通过查阅使用记录或流程卡片，获悉电池的服役时间，使用时间的长短往往与电池的老化程度密切相关。通过多维度、多参数地采集特征信息，可以从容量、电压、使用时间等角度评估电池状态，识别其潜在价值，从而因材施策，有的放矢。这些信息的采集需要借助条形码扫描、射频识别、电压测量、数据查询等多种手段，通过自动识别和人工录入相结合的方式获取数据，确保信息全面准确，为分级处理提供可靠依据。
[0076] 步骤S1200，根据第一特征信息，将废旧锂离子电池划分为不同的老化等级；
[0077] 进一步地，如图2所示，步骤S1200包括：
[0078] 步骤S1210，基于电池容量参数，计算废旧锂离子电池的容量保持率，作为老化等级划分的第一决策变量；
[0079] 步骤S1220，基于电池电压参数，计算废旧锂离子电池的电压衰减率，作为老化等级划分的第二决策变量；
[0080] 步骤S1230，基于电池使用时间参数，计算废旧锂离子电池的使用时长系数，作为老化等级划分的第三决策变量；
[0081] 步骤S1240，结合容量保持率、电压衰减率和使用时长系数计算电池老化系数，根据电池老化系数θL，对废旧锂离子电池进行老化等级划分，划分等级为L1、L2、L3、L4。
[0082] 当θ3≤θL≤1时，划分为L1级，表示电池基本无老化，性能良好，θ3为第三老化阈值；
[0083] 当θ2≤θL<θ3时，划分为L2级，表示电池轻度老化，性能尚可，θ2为第二老化阈值；
[0084] 当θ1≤θL<θ2时，划分为L3级，表示电池中度老化，性能降级明显，θ1为第一老化阈值，θ3＞θ2＞θ1；
[0085] 当0<θL<θ1时，划分为L4级，表示电池重度老化，性能严重退化。
[0086] 具体而言，步骤S1200是在全面采集电池特征信息的基础上，通过定量分析和综合判断，对电池进行老化分级。容量保持率等于实际容量与初始容量之比，它衡量了电池容量相对初始状态的衰减程度，是电池健康状态的直观体现。容量保持率越高，说明容量衰减越小，电池的老化程度越轻。电压衰减率等于初始电压与实际电压的差值除以初始电压，从另一角度反映了电池老化导致的性能降级。电压衰减率越大，意味着电池活性材料退化越严重，内阻增加越多，充放电能力下降越明显。使用时长系数等于实际使用时间除以额定使用寿命，体现了电池的实际使用强度和老化风险。使用时间越长，接近甚至超过额定寿命，电池的老化失效概率就越高。最后，将容量保持率、电压衰减率、使用时长系数三个变量可以通过加权求和的方式进行综合评判，将电池划分为四个等级。其中L1级电池各项指标均优良，老化程度最轻，具有最高的剩余价值和梯级利用潜力；L2级和L3级属于中等老化，需要进一步筛选和修复；L4级则是重度老化，无法继续使用，只能回收材料。通过科学的老化分级，可快速鉴别电池状态，甄别电池价值，为后续的检测、修复、梯级利用、材料回收等环节提供决策参考，提高处置效率，延长电池价值链，实现分类施策、精准利用。
[0087] 所述结合容量保持率、电压衰减率和使用时长系数计算电池老化系数包括：
[0088]
[0089] 其中：
[0090] Cr：容量保持率，容量保持率越高，表示电池老化程度越轻；
[0091] Vd：电压衰减率，电压衰减率越大，意味着电池老化越严重；
[0092] Tu：使用时长系数，使用时间越长，电池老化概率越高；
[0093] α：电压衰减率影响系数，控制电压衰减率Vd对老化系数的影响敏感度，α值越大，Vd的微小变化会导致老化系数的较大变化；
[0094] β：电压衰减率阈值，表示电压衰减率的临界点，当Vd超过β时，电池老化加速；
[0095] γ：使用时长系数影响系数，控制使用时长系数Tu对老化系数的影响敏感度，γ值越大，Tu的微小变化会导致老化系数的较大变化；
[0096] δ：使用时长系数阈值，表示使用时长系数的临界点，当Tu超过δ时，电池老化风险显著增加。
[0097] α一般取值范围为1到10之间，这个范围能够适度调节电压衰减率对老化的影响，太小则不敏感，太大则过于敏感；β一般取值范围为0.1到0.3之间，根据经验，电压衰减率超过0.1‑0.3这个范围时，电池老化加速明显；γ一般取值范围为1到10之间，与α类似，这个范围能够合理调节使用时长对老化的影响；δ一般取值范围为0.7到0.9之间，当电池使用时间超过0.7到0.9的额定寿命时，老化风险显著提高。
[0098] 该公式中，容量保持率Cr增加时，θL增加，表示电池状态更健康；电压衰减率Vd增加时，θL减少，表示电池老化加剧；使用时长系数Tu增加时：θL减少，表示老化风险增加。公式引入了指数和平方根运算，使其能更全面地反映电池各特性在不同老化阶段的影响。将三种不同的老化决策变量结合在一起，通过非线性转换使其能对电池状态进行更精准的评估。可通过调节参数α,β,γ ,δ对不同类型和使用环境的电池进行定制化评估。
[0099] 参数α,β,γ,δ拟合过程：
[0100] 通过收集大量不同电池的实验数据和历史使用数据，可以拟合出这些参数：
[0101] 数据收集：对不同类型、不同使用条件下的电池进行跟踪测试，记录容量保持率、电压衰减率、使用时长等数据。
[0102] 数据清洗：去除异常数据点，保证数据质量。
[0103] 参数初始化：给出α,β,γ,δ的初始猜测值。
[0104] 损失函数定义：定义一个损失函数，如均方误差(MSE)，用于评估拟合参数的效果。
[0105] 优化算法：使用优化算法(如梯度下降)迭代更新参数，使损失函数最小化。
[0106] 交叉验证：将数据分为训练集和验证集，防止过拟合。
[0107] 参数确定：得到最优的参数值后，在全量数据上进行最终拟合。
[0108] 步骤S1300，针对每个老化等级的电池，设计差异化的目标放电曲线；所述差异化的目标放电曲线包括L1级目标放电曲线、L2级目标放电曲线、L3级目标放电曲线和L4级目标放电曲线；
[0109] 进一步地，如图3所示，步骤S1300包括：
[0110] 步骤S1310，针对L1级电池，采用恒流放电方式进行放电，标记L1级电池的实时电压为第一电压，以AM1倍的额定容量作为放电电流，当第一电压降至预设的第一终止电压时停止放电，得到L1级目标放电曲线；
[0111] 步骤S1320，针对L2级电池，采用分段恒流放电方式，标记L2级电池的实时电压为第二电压，首先以AM2倍的额定容量作为放电电流，当第二电压降至第一临界电压时，自动切换电流，以AM3倍的额定容量作为放电电流，当第二电压降至预设的第二终止电压时停止放电，得到L2级目标放电曲线；其中，AM1＞AM2＞AM3；
[0112] 步骤S1330，针对L3级电池，采用恒压恒流两阶段放电方式，标记L3级电池的实时电压为第三电压，L3级电池的实时电流为第三电流，先以恒流放电，当第三电压降至第二临界电压时，自动转为恒压放电，当第三电流降至0.05C时停止放电，得到L3级目标放电曲线；
[0113] 步骤S1340，针对L4级电池，采用脉冲放电方式进行放电，标记L4级电池的实时电压为第四电压，当第四电压降至预设的第四终止电压时停止放电，得到L4级目标放电曲线。
[0114] 具体而言，步骤S1300是在全面评估电池老化状态的基础上，针对不同老化等级的电池，设计差异化的放电方案和目标曲线。其核心思想是“因材施策”，根据电池健康状况的差异，采取相应的放电策略，既要充分释放电池残余能量，提高资源利用效率；又要避免因放电方式不当而加剧电池老化，造成不可逆的损伤。通过匹配合理的放电倍率、切换机制、终止条件等，构建精准放电模型，生成差异化的目标放电曲线，用于指导后续的自适应放电控制。
[0115] 针对L1级电池，由于其健康状态最佳，容量衰减小，内阻增幅低，可承受较高的恒流放电而不会引起显著的容量损失和寿命衰减。因此，步骤S1310采用恒流放电模式，以AM1倍的额定容量作为放电电流，相当于0.5C这样较高的倍率，直至第一电压(即L1级电池的实时电压)降至第一终止电压(如2.5V)时停止放电。这样可在保证较高的放电效率和能量释放完全性的同时，避免过度放电导致的电池过放。与此同时，实时监测记录第一电压变化曲线，作为评估L1级电池放电特性的依据，绘制成L1级目标放电曲线，用于后续自适应放电的过程控制。
[0116] 针对L2级电池，由于其已经出现轻度老化，容量和电压均有所衰退，采用恒流单一倍率已不太合适。为在高效放电与减缓衰减之间寻求平衡，步骤S1320设计了分段恒流放电方案。首先以较低的AM2倍额定容量作为放电电流，如0.3C，当第二电压(即L2级电池实时电压)下降到第一临界电压(如3.0V)时，及时切换至更低的AM3倍率(如0.2C)，直至第二电压降至第二终止电压(如2.7V)。通过分段调整电流大小，即在高电量状态下适度加大电流，促进能量释放；而在低电量状态下减小电流，降低电压骤降对电极材料的冲击和损伤，可在保证一定放电效率的同时，最大限度地延缓容量衰减。同时，通过记录分段放电过程中第二电压的变化曲线，得到L2级目标放电曲线，作为自适应分段恒流放电的控制依据。
[0117] 针对L3级电池，其老化程度进一步加剧，继续恒流放电已不可取。步骤S1330转而采用恒压恒流两阶段放电模式。先以较小倍率恒流放电，当第三电压(即L3级电池实时电压)下降到第二临界电压(如3.2V)时，及时转为恒压模式。在恒压阶段，控制电压稳定在3.2V，同时监测第三电流(即L3级电池实时电流)变化，随着电池极化加剧，电流会逐步减小，当其降至0.05C这一较小值时，可认为电池已基本放电结束，此时停止放电。之所以选择
0.05C作为终止条件，是因为此时电流已接近0，电池活性物质已趋于耗尽，继续放电已无实际意义，且过小电流可能会诱发枝晶等危险。通过先恒流后恒压的两段式放电，可在电量较高时尽快释放能量，而在后期转为恒压模式，在稳压下小电流放电，深度利用残余容量，直至电池稳定；同时有效规避了过充过放等风险。以此得到L3级目标放电曲线，指导两阶段放电的自动切换和精准控制。
[0118] 而对于L4级电池，其老化已十分严重，容量和电压衰减巨大，传统的连续恒流或恒压放电已不再适用，可能引发安全隐患。步骤S1340采用脉冲放电模式，通过周期性的短时放电和搁置，降低持续放电应力，延缓电池衰退。控制脉冲电流对第四电压(即L4级电池实时电压)的下降幅度，当其降至第四终止电压(如2.0V)时停止放电，静置一段时间后再次脉冲放电，如此循环，直至电池电压稳定在安全范围。充分利用脉冲放电过程中产生的驱动力，间歇性地推动残余锂离子嵌入脱出，慢慢释放L4级电池剩余的微量能量，直至电压趋于稳定。通过调整脉冲宽度和静置时间，灵活控制能量释放速率和充放电应力，在尽可能多地回收能量的同时，又可避免因连续放电导致的电解液干涸、极片粉化等不可逆损伤。由此得到L4级目标放电曲线，用于指导脉冲放电的自动执行。
[0119] 综上，步骤S1310至S1340从终止电压、临界电压、放电倍率、切换机制、脉冲参数等多个维度，构建了一套全面系统的差异化放电方案。终止电压和临界电压的设定需要兼顾能量利用率和电池安全性，通常根据电池材料体系和老化特点来确定。如对于三元材料体系，建议终止电压设为2.5‑2.7V，临界电压设为3.0‑3.2V；而对于磷酸铁锂体系，可将终止电压设为2.0V左右，临界电压设为2.5‑2.8V。而放电倍率的选择既要考虑电池承受能力，又要权衡放电效率。如对于L1级健康电池，可采用0.5C以上的较高倍率，而L2、L3级电池则应降至0.3C以下；对于高度老化的L4电池，脉冲电流则可能降至0.1C以下。这样因材施策地优化放电方案，可在尊重电池个体差异的基础上，实现放电过程的精准控制和最优匹配，兼顾了资源回收利用和电池健康维护，可最大限度地挖掘电池剩余价值，为梯级利用奠定基础。
[0120] 示例性的，假设某三元材料电池的额定容量为2000mAh，其终止电压可设定为2.7V，第一临界电压为3.2V，第二临界电压为3.0V。如果判定其为L1级健康状态，则可采用
0.5C的恒流放电，即1000mA恒流放至2.7V；如果判定其为L2级轻度老化，则可先采用600mA(0.3C)恒流放至3.2V，再切换为400mA(0.2C)恒流至2.7V；如果判定其为L3级中度老化，则先以400mA(0.2C)恒流放至3.0V，再转为3.0V恒压放电，直至电流降至100mA(0.05C)；如果判定其为L4级重度老化，则可采用200mA(0.1C)的脉冲电流，每次放电30秒，静置1分钟，如此循环，直至电压稳定在2.0V以下。由此可见，差异化的放电方案能够充分考虑不同老化电池的特点，有的放矢，对症下药，在提高能源利用效率的同时最大程度地维护电池健康，延长其剩余寿命，为电池梯级利用和绿色再制造创造有利条件。这一精准放电方法不仅技术上可行，经济上也十分有效，具有广阔的应用前景。
[0121] 在电池领域，C是电池的额定容量单位。比如一块电池的容量为2000mAh，那么1C就代表2000mA的电流。
[0122] 而0.3C、0.2C则表示放电电流大小与额定容量的比例：
[0123] 0.3C表示放电电流为额定容量的0.3倍。如果一块2000mAh的电池，0.3C意味着600mA(2000mAh×0.3)的放电电流。
[0124] 0.2C表示放电电流为额定容量的0.2倍。同样对一块2000mAh的电池，0.2C意味着400mA(2000mAh×0.2)的放电电流。
[0125] 不同容量规格的电池，其允许的安全充放电流不同；用C率可以统一描述不同容量电池的充放电要求。
[0126] 要求AM1＞AM2＞AM3，AM1、AM2、AM3分别对应L1、L2级电池的恒流放电倍率，原因如下：
[0127] L1级电池是健康状态最佳的电池，其容量衰减小、内阻增幅低，可承受较高的放电倍率而不会造成显著的容量损失和寿命衰减，因此可采用相对较高的AM1倍率(如0.5C)进行恒流放电。
[0128] L2级电池是轻度老化的电池，其容量和电压已经出现一定程度的衰退，如果仍采用较高的放电倍率，可能加剧容量损失，缩短剩余寿命。因此需要适当降低放电倍率，采用分段恒流的策略。前半段采用较低的AM2倍率(如0.3C)，待电压降至某一临界值后，进一步降至更低的AM3倍率(如0.2C)。这样可在保证一定放电效率的同时，减小电压骤降对电极材料的冲击和损伤。
[0129] AM1＞AM2＞AM3的设计，是在考虑电池健康状态的基础上，在放电效率和电池保护之间寻求平衡的结果。放电倍率越高，放电效率越高，但电池所受的应力也越大，老化速度越快。针对不同老化程度的电池，适当降低放电倍率，可在保证必要的能量释放效率的同时，最大限度地减缓电池老化速率，维护其剩余价值。
[0130] 步骤S1400，根据差异化的目标放电曲线，对各个老化等级的废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到第一放电数据；所述第一放电数据包括第一放电比容量C1、第一循环寿命N1和第一自放电率S1。
[0131] 进一步地，如图4所示，步骤S1400包括：
[0132] 步骤S1410，根据L1级目标放电曲线，对L1级废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到L1级放电数据，根据L1级放电数据得到L1级电池的第一放电比容量、第一循环寿命和第一自放电率；
[0133] 步骤S1420，根据L2级目标放电曲线，对L2级废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到L2级放电数据，根据L2级放电数据得到L2级电池的第一放电比容量、第一循环寿命和第一自放电率；
[0134] 步骤S1430，根据L3级目标放电曲线，对L3级废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到L3级放电数据，根据L3级放电数据得到L3级电池的第一放电比容量、第一循环寿命和第一自放电率；
[0135] 步骤S1440，根据L4级目标放电曲线，对L4级废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到L4级放电数据，根据L4级放电数据得到L4级电池的第一放电比容量、第一循环寿命和第一自放电率；
[0136] 步骤S1450，对L1、L2、L3、L4级电池的第一放电比容量进行加权平均，得到整体的第一放电数据中的第一放电比容量；对L1、L2、L3、L4级电池的第一循环寿命进行加权平均，得到整体的第一放电数据中的第一循环寿命；对L1、L2、L3、L4级电池的第一自放电率进行加权平均，得到整体的第一放电数据中的第一自放电率。
[0137] 具体而言，放电比容量(Specific Discharge Capacity)是指电池单位质量或体3
积所能放出的电量，是评价电池能量密度的重要指标。单位通常为mAh/g或mAh/cm。循环寿命(Cycle Life)是指电池在规定条件下，可重复充放电的次数。循环次数越多，电池的使用寿命越长。自放电(Self‑discharge)是指电池在开路状态下由于副反应导致的容量损失。
自放电率S通常用单位时间内容量损失的百分比表示。自放电越慢，电池的荷电保持能力越强。
[0138] 步骤S1400是在目标放电曲线的指导下，对不同老化等级的电池实施精准自适应的放电控制，其核心是通过实时跟踪放电曲线，动态调整放电策略，使实际放电过程尽可能接近目标放电模式，在安全放电的同时最大限度地释放残余能量。根据L1级目标放电曲线，对L1级电池执行恒流自适应放电，实时监测第一电压变化，当第一电压降至第一终止电压时停止放电，记录放电容量、放电时间、电压、电流等L1级放电数据；并根据L1级放电数据计3
算第一放电比容量，即L1级电池单位质量或体积的放电容量，以mAh/g或mAh/cm表示。通过多次重复恒流充放电并记录循环次数，得到L1级电池的第一循环寿命数据。静置一段时间如30天，测量开路电压的降低程度，估算第一自放电率，即单位时间内L1级电池容量的损失百分比。
[0139] 根据L2级目标放电曲线，对L2级电池执行分段恒流自适应放电，实时监测第二电压变化，根据第一临界电压自动切换电流，当第二电压降至第二终止电压时停止放电，记录放电容量、放电时间、电压、电流以及临界点数据等L2级放电数据；根据L2级放电数据，计算L2级电池的第一放电比容量。通过有限次如200次分段充放电循环，获得L2级电池的第一循环寿命。静置测试L2级电池的第一自放电率。
[0140] 根据L3级目标放电曲线，对L3级电池执行恒压恒流自适应放电，先恒流放电，实时监测第三电压变化，当第三电压降至第二临界电压时自动转为恒压放电，实时监测第三电流变化，当第三电流降至0.05C时停止放电，记录放电容量、放电时间、电压、电流等L3级放电数据；根据L3级放电数据，评估L3级电池的第一放电比容量。采用小电流如0.1C进行少量如100次循环，粗略估计L3级电池的第一循环寿命。通过更长时间如60天的静置实验，评估L3级电池的第一自放电率。
[0141] 根据L4级目标放电曲线，对L4级电池执行脉冲自适应放电，通过设定脉冲宽度和间歇时间，周期性地进行短时放电和搁置，实时监测电池第四电压，直至第四电压稳定在安全范围内(低于第四终止电压时)，停止放电，记录放电容量、放电时间、脉冲次数、整个脉冲放电过程的电压波形等L4级放电数据；根据L4级放电数据，分析L4级电池的第一放电比容量。考虑到L4级电池已严重老化，可不开展循环寿命测试，其第一循环寿命记为0。经过更长期如90天的静置实验，评估L4级电池的第一自放电率。
[0142] 对L1、L2、L3、L4级电池的第一放电比容量进行加权平均，得到整体的第一放电比容量；对L1、L2、L3、L4级电池的第一循环寿命进行加权平均，得到整体的第一循环寿命；对L1、L2、L3、L4级电池的第一自放电率进行加权平均，得到整体的第一自放电率。
[0143] 与常规的简单快速放电不同，该方法能够根据电池实时状态，动态调整放电参数，实现高效、柔性的自适应放电。对于L1级电池，由于其性能接近全新电池，可在恒流模式下进行自动化放电，通过实时监测第一电压变化，一旦第一电压接近安全下限(如2.7V)，就及时切断电流，确保既充分利用剩余容量，又不会由于过放电引起不可逆容量损失。对于L2级电池，可实施分段恒流自适应放电，通过设定第一临界电压，判断第二电压下降趋势，自动切换至低倍率电流，既可释放更多容量，又能防止电压骤降引起的电极损伤。而对于L3级电池，则采用恒压恒流协同控制策略，先恒流至第二临界电压后自动转入恒压阶段，实时监测第三电流衰减情况，直至接近0电流才终止放电，既避免了欠压和过压的危害，又能深度利用剩余能量。对于高度老化的L4电池，可通过脉冲式间歇放电，周期性地短时放电和搁置，根据第四电压变化情况，自动调节脉冲宽度和间歇时间，直至电池第四电压稳定在安全范围内。
[0144] 在整个放电过程中，详细记录电池的各项状态参数，如初始电压、终止电压、平均电压、放电容量、平均电流、放电时间、脉冲次数；不同老化等级电池的放电曲线，包括电压、电流随时间的变化数据；不同老化等级电池的放电容量、能量、效率等性能参数；差异化放电过程中的关键特征点数据，如分段点电压、电流，终止点电压等；形成丰富翔实的第一放电数据。第一放电数据涵盖了四种老化等级电池在差异化自适应放电下的完整放电行为特征，是全面评估废旧电池剩余价值的重要依据。总之，该自适应放电方法既可快速高效地释放电池电量，最大化资源回收利用；又能充分考虑电池老化特性，避免放电过程中的二次损伤，维护电池剩余价值。通过精准放电和数据积累，不仅可为梯级利用和绿色再制造提供支撑，也为电池全生命周期管理和健康诊断积累了宝贵经验。
[0145] 步骤S2000，对放电后的废旧锂离子电池进行拆解，得到正极材料和负极材料，提取正极材料和负极材料的第二特征信息，根据第二特征信息，将正极材料、负极材料分别划分为不同的性能等级，并确定各个性能等级对应的回收方案；根据回收方案对各个性能等级的正极材料和负极材料进行回收与再生，得到再生正极材料和再生负极材料；
[0146] 进一步地，步骤S2000包括：
[0147] 步骤S2100，对放电后的废旧锂离子电池进行拆解，得到正极材料和负极材料；
[0148] 步骤S2200，提取正极材料和负极材料的第二特征信息，所述第二特征信息包括材料形貌信息、材料成分信息和材料结构信息；
[0149] 具体而言，拆解过程必须在无氧、无尘的环境中进行，避免材料氧化或二次污染。采用自动化、精密化的拆解设备，可显著提高拆解效率和材料完整性。激光切割、等离子切割等热熔切割技术，可精准分离电池内部结构，防止撕裂和破碎。真空吸取可最大限度去除残液，有利于后续的材料纯化。物理清洗可初步去除材料表面杂质，为化学提纯做准备。合理地分拣、收集、存储，可确保不同材料单独处理，避免交叉污染。科学规范的电池拆解，是实现废旧电池全价值链利用的关键一环。
[0150] 步骤S2200是在材料提取的基础上，利用先进的材料表征和分析技术，深入探究电池材料在长期使用过程中发生的形貌、成分和结构演变，精准评估材料老化退化的程度和机理，为材料分级回收和定制化再生提供科学依据。采用扫描电子显微镜(SEM)对正极材料、负极材料进行表面形貌表征，得到材料的微观形貌图像，作为材料形貌信息；通过对比衰退前后的形貌变化，判断材料老化失效的外在表现和微观机理；采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP‑OES)等测试手段，分析正极材料、负极材料的物相组成、元素含量等，得到定性定量的材料成分信息；通过对比衰退前后成分的变化，判断材料老化过程中的化学变化和反应机制；采用透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线吸收精细结构(XAFS)等表征手段，分析正极材料、负极材料的晶体结构、键合方式、配位环境等，得到反映材料微结构的关键信息；通过对比衰退前后微结构的演变，揭示材料老化失效的结构起源和内在机制。
[0151] 材料形貌信息主要通过SEM获得，可直观地呈现材料表面的微观形态，如颗粒的尺寸、形状、分布等，以及充放电循环引起的体积膨胀、开裂、粉化等形貌变化，揭示材料性能衰退的外在表现。材料成分信息主要通过XRD、XPS和ICP‑OES等获得，可定性定量地分析材料的物相组成、化学价态、元素含量等，以及充放电过程引发的相变、溶解、沉积等化学反应，阐明材料老化的化学起源。材料结构信息主要通过TEM、Raman和XAFS等获得，可深入到晶格尺度，表征材料的晶体结构、键长键角、配位数等微结构参数，以及充放电诱导的结构畸变、无序化、重构等，揭示材料性能退化的结构根源。通过系统采集和深入分析第二特征信息，建立材料性能衰退与形貌、成分、结构演变的内在关联，构建全面的材料老化退化机理，可为后续的材料分级、再生方案设计等提供理论指导和实验依据。只有在深入理解材料性能的基础上，才能有针对性地制定材料回收和再生策略，最大限度地修复其理化性能，实现高值化梯级利用。
[0152] 步骤S2300，根据第二特征信息，将正极材料、负极材料分别划分为不同的性能等级，并确定各个性能等级对应的回收方案；根据回收方案对各个性能等级的正极材料和负极材料进行回收与再生，得到再生正极材料和再生负极材料；
[0153] 进一步地，如图5所示，步骤S2300包括：
[0154] 步骤S2310，基于材料形貌信息，计算形貌完整性指数IM；
[0155] 步骤S2320，基于材料成分信息，计算成分保留指数IC；
[0156] 步骤S2330，基于材料结构信息，计算结构完整性指数IS；
[0157] 步骤S2340，对形貌完整性指数IM、成分保留指数IC和结构完整性指数IS进行加权平均，得到材料性能指数IP；
[0158] 步骤S2350，根据材料性能指数IP将正极材料和负极材料划分不同性能等级。
[0159] 所述根据材料性能指数IP将正极材料和负极材料划分不同性能等级包括：
[0160] 当IP1
[0161] 当IP2
[0162] 当0
[0163] 具体而言：
[0164] 形貌完整性指数IM的计算：利用扫描电子显微镜(SEM)对材料表面形貌进行观察，得到一系列SEM图像。通过图像分析软件对SEM图像进行处理，提取材料表面的孔洞、裂纹等缺陷信息。基于面积占比、长度等参数，定量评估材料表面缺陷程度，建立形貌完整性指数IM，作为性能等级划分的形貌学依据，IM值越高，表明材料表面形貌完整，微观结构稳定，回收再利用潜力大。例如，对于某批次废旧电池正极材料，SEM分析表明其表面裂纹面积占比为5％，孔洞面积占比为3％，据此计算得到IM＝92％，表明该材料表面形貌较为完整，回收利用价值较高。
[0165] 成分保留指数IC的计算：利用X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP‑OES)等技术对材料进行元素含量分析。将材料关键元素含量与原始值进行比较，定量计算各元素保留率。基于元素保留率与元素重要性的加权平均，得到成分保留指数IC，作为性能等级划分的化学依据；IC值越高，表明材料化学成分稳定，活性物质保留较多，材料回收价值大。例如，对于某批次三元正极材料，XRF测得其镍、钴、锰元素保留率分别为95％、92％、97％，设三种元素的重要性权重分别为0.4、0.3、0.3，则IC＝0.4×95％+0.3×92％+
0.3×97％＝94.9％，表明材料化学成分保留度很高，活性物质损失很少，材料回收价值大。
[0166] 结构完整性指数IS的计算：采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段表征材料晶体结构。基于衍射峰位移、峰宽变化计算晶格畸变程度；通过TEM图像分析计算平均晶粒尺寸及分布；结合XRD数据定量计算材料的缺陷密度。综合以上结构参数，构建结构完整性指数IS，定量评价材料结构退化程度，作为性能等级划分的物理依据；IS值越高，表明材料晶体结构稳定，微结构完整性好，材料再生潜力大。例如，对于某废旧电池石墨负极，XRD分析表明其层间距由原始的0.3354nm增大到0.3358nm，晶格膨胀率为0.12％；TEM观察3 ‑2 5 ‑2
显示其平均晶粒尺寸由原始的10μm减小到8μm；缺陷密度由原始的10cm 增加到10cm 。据此计算IS＝85％，表明材料结构退化明显但尚可修复，宜采取表面改性等再生措施。
[0167] 宏观层面主要通过材料形貌信息反映材料的宏观完整性。形貌完整性指数IM可由断裂比例、粉化程度等参数加权平均得到，它从直观上反映了材料在机械拆解过程中受到的物理损伤程度。IM值越大，说明材料形态越完整，物理性能越好。微观层面则重点关注材料的化学属性。成分保留指数IC由材料表面和体相的元素含量、化学计量比、杂质含量等参数综合计算而成。IC值越接近100％，意味着材料的化学成分越稳定，越接近原始状态，价值越高。结构完整性指数IS则兼顾了宏观形貌和微观结构，通过XRD图谱、晶格参数、比表面积、孔隙率、团聚状态等表征数据来评价。IS越大，说明材料在晶体结构、孔隙结构、比表积等方面完整性越高，活性位点保留越多，电化学性能越优异。
[0168] 最后将IM、IC、IS三个分指标按照一定权重加总平均，可得到综合性的材料性能指数IP。IP是兼顾形貌、成分、结构的多维评价指标，可更全面地反映材料性能状态。IP越高，材料的综合性能越优异，回收利用价值越大。据此将材料划分为三个等级：IP介于IP1(如90％)至100％之间的，材料各项性能指标均较优异，具有极高的回收价值，划为P1级，宜优先回收；IP介于IP2(如70％)至IP1之间的，材料性能略有降级但仍可利用，划为P2级，宜选择性回收；而当IP低于IP2时，材料已经严重劣化，回收价值较低，划为P3级，建议废弃处理或回炼。
[0169] 对于P1级材料，由于其形貌、成分、结构均保持最佳，性能指数IP接近100％，具有最高的回收利用价值。应优先考虑将其直接回收再利用，经过适度处理后重新制备成电极材料，用于生产新电池。先将P1级正极材料和负极材料分别回收，经过初步筛分、清洗去除表面杂质，再根据材料种类进行深度分选。如对于三元正极材料，可采用重力、磁选等物理方法提纯分离；对于石墨负极材料，可采用筛选、气流分级等手段富集。分选得到的高纯度P1级正极、负极材料再经表面改性、包覆等环节微调，提升材料导电性、循环稳定性等性能。如对三元正极施以表面包覆，构建核壳结构，可有效抑制界面副反应，改善倍率性能。对石墨负极进行适度掺杂，可提高首次库伦效率，改善倍率性能。这样处理得到的P1级再生正极材料和再生负极材料，其形貌规整、成分可控、结构稳定，综合性能可媲美甚至超越原始材料，可直接用于电池电极制造，实现梯级利用。此法工艺简单、成本低廉、附加值高，可最大程度保留材料性能，是P1级材料回收的首选方案。
[0170] 对于P2级材料，形貌、成分、结构已出现一定程度退化，性能指数IP有所下降但仍高于阈值，具有回收再利用的潜力，但需要因材施策、区别对待。可根据材料类型、老化特征等进一步判别，甄选出高价值的P2级材料优先回收利用，对于无法直接利用的则考虑回炼再生。如对于三元正极材料，若其形貌破损不明显、主要成分保留完好，结构基本稳定，仅表面发生轻微包覆相破损、残碱累积等现象，则可采用去包覆、化学清洗等方法，脱除表面杂质，恢复本体活性。处理后再经合适的包覆改性，与P1级正极材料混合，制备性能优良的二次电池正极。对于石墨负极，若其层状结构基本完整，仅表面SEI膜增厚、电解质残留等，可采用高温碳化、化学刻蚀等手段，去除表面累积的钝化膜和杂质，暴露新鲜的石墨层，恢复快速充放电能力。处理后与P1级负极混合使用，可获得稳定的负极材料。但对于形貌坍塌、成分溶出、结构坍塌较为严重的P2级材料，直接物理法回收再利用的性价比偏低，此时可优先考虑湿法冶金工艺，通过化学方法溶解、析出，实现材料成分的回收和再合成，所得三元前驱体或负极石墨化中间体再经烧结、掺杂，制备性能稳定的再生材料。如此可在回收大部分材料成分的基础上，剔除有害杂质，调控材料组分，修复晶体结构，使低成本的P2级材料“重获新生”。
[0171] 对于P3级材料，由于材料的形貌、成分和结构均发生了严重退化，完整性受到破坏，材料已“面目全非”，IP指数偏低，继续电化学使用已无太多实际意义，但作为金属、碳的“矿石”，仍有回炼价值，故应采取熔炼、焙烧等冶金手段，在高温条件下熔融、还原，直接析出金属单质和碳质原料，经过深加工制成电池级金属盐、碳材等，实现价值再创造。如对于三元正极，先经破碎、浸出，用酸溶液充分溶解其中的镍钴锰，得到金属离子溶液，经萃取、结晶、烧结，可制得高纯度硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰等金属盐，再用于下游材料合成。残渣进一步焙烧、活化，可得高比表面积碳粉，用作导电填料等。对于石墨负极，其在高温热解条件下会发生析碳、石墨化等反应，可直接还原为高定向石墨，并伴随杂质气化挥发、灰分析出，自动实现提纯。所得高纯石墨经粉碎、筛分，即可用于负极导电剂、导热填料等领域。这样对P3级材料“直接回炼”，虽然得不到电池级材料，但实现了有价元素的高效分离和循环，变“废”为宝。相比填埋、焚烧的末端处置，可大幅降低环境负荷，减少资源消耗，具有良好的经济和社会效益。
[0172] 综上，对不同性能等级的废旧电池材料，应采取差异化的回收利用策略。对P1级材料要优先考虑直接物理法再利用，尽最大可能保留其原有性能优势；对P2级材料要因材施策，甄选高价值材料优先回收利用，难以直接利用的则采用化学法回收再合成；对P3级材料应着眼于有价元素的分离和原料化利用，通过冶金法熔炼还原，实现梯级循环。这样的分级回收体系，可充分匹配材料特性，发挥各环节专长，在资源高效转化的同时实现效益最大化，为电池产业和环保事业的良性循环贡献力量。这对于促进资源节约与循环利用，支撑新能源产业可持续发展，具有重要意义。
[0173] 所述计算形貌完整性指数IM包括：
[0174]
[0175] 其中：
[0176] IM：形貌完整性指数，范围从0％到100％，值越高表示材料表面形貌越完整。
[0177] wC：表面裂纹面积，表示为mm2，使用图像分析软件从SEM图像中提取，计算裂纹在总表面上的面积；反映材料表面的缺陷程度，裂纹面积越大，材料的完整性越低；
[0178] wP：表面孔洞面积，表示为mm2，同样使用图像分析软件分析孔洞，并计算孔洞的总面积；孔洞的存在也会影响材料的完整性，面积越大，表明材料越不完整。
[0179] AT：材料的总表面积，表示为mm2，从SEM图像中测量或根据材料尺寸计算，提供缺陷占比的基准，反映缺陷在总表面上的相对重要性；
[0180] LR：表面特征长度的保留比，表示为mm，计算材料表面的特征(如边缘、表面粗糙度等)的长度，反映材料在微观层面上表面特征的完整性；
[0181] LT：材料的总特征长度，表示为mm，根据材料表面的几何特征计算，用于比较保留特征与整体特征的比例；
[0182] α'：形貌完整性加权因子，根据实验数据进行回归分析确定，调整裂纹和孔洞对整体形貌完整性影响的权重；
[0183] β'：形貌特征加权因子，根据实验数据进行回归分析确定，调整表面特征长度对完整性的影响。
[0184] 当wC或wP增加时，IM值会下降，表示材料的完整性降低，回收价值减小；当LR增加时，IM值会提高，表示材料微观结构更稳定，回收潜力增强；通过调整α'和β'，可以对不同材料的完整性进行适应性评估，从而提升公式的应用性。
[0185] 该公式结合了表面缺陷面积和表面特征长度，提供了一个综合性的评估指标，有助于判断材料的回收潜力；通过量化各项参数，能较为准确地反映材料的实际形貌状态；根据不同的IM值，可以制定不同的回收方案，优化资源利用。
[0186] 步骤S3000，利用再生正极材料和再生负极材料，制备新型锂离子电池，对新型锂离子电池进行充放电测试，获得第二放电数据；将第一放电数据与第二放电数据对比，评估新型锂离子电池的性能，进而评判废旧电池再生利用的可行性。
[0187] 进一步地，步骤S3000包括：
[0188] 步骤S3100，利用再生正极材料和再生负极材料，制备新型锂离子电池；具体而言，利用步骤S2000得到的再生正极材料和再生负极材料，参照现有商用锂离子电池的设计参数，如电芯厚度、面容量、N/P比等，来制备新电池。根据预设的正极活性材料、导电剂、粘结剂的质量百分比，如8:1:1，将三种物质混合均匀，得到正极浆料。再用刮刀等涂布工具将浆料均匀涂覆在铝箔集流体上，厚度控制在100‑200μm。涂布后放入烘箱中80℃干燥2h除去溶剂。干燥后用辊压机辊压，厚度降至50‑80μm，制得新型正极。负极制备与正极类似，只是集流体换成铜箔，压实厚度要小些，在30‑50μm左右。电池组装时，将制得的新型正极和新型负极用隔膜隔开，防止两极直接接触而短路。隔膜常用多孔聚丙烯、聚乙烯等。隔膜上先涂覆一层陶瓷涂层，再用辊压机辊压。将电极和隔膜依次叠好，插入电池壳体中。抽真空后，注入电解液，电解液由高纯度碳酸酯类溶剂和锂盐组成。最后热封口，极耳引出，制得新型锂离子电池成品。整个制备过程要在干燥的惰性气氛如氩气中进行，以防止电池材料被氧气、水汽污染。
[0189] 利用废旧电池中提取的再生材料来制备新电池，不仅节约了资源，缩短了电池制造周期，而且制备工艺与常规锂离子电池基本一致，无需重新设计生产线，易于工业化推广。再生材料的加工性能、粒度形貌等要尽量接近原始材料。再生材料的纯度、电化学性能是影响新电池性能的关键因素。涂布、辊压等过程的工艺参数要优化，以匹配再生材料的特性。总之新型锂离子电池要在保证性能与寿命的前提下，最大限度地利用再生材料，实现废旧电池的闭路循环。
[0190] 步骤S3200，对新型锂离子电池进行标准化充放电测试，获得第二放电数据；所述第二放电数据包括第二放电比容量C2、第二循环寿命N2和第二自放电率S2；
[0191] 具体而言，步骤S3200通过标准化的充放电测试，可全面考察新电池的比容量、循环寿命、自放电等核心指标，客观评价其储能性能和使用价值。所谓标准化充放电测试，是指严格按照国际通用的测试规范和操作流程，在特定的环境条件下(如温度25±2℃，相对湿度45％～85％)，以规定的充放电倍率(如0.5C充放电)对电池反复充放电，直至其容量衰减到额定容量的80％以下。通过连续多次的充放电循环和性能表征，获得一系列客观真实的测试数据。
[0192] 第二放电比容量是指在标准充放电测试过程中，新电池单位质量或体积所释放的电量。它反映了电池的能量密度水平，是衡量储能性能的首要指标。比容量越高，表明在相同质量或体积下，电池可提供更多的电能，从而有望延长续航时间、缩小电池尺寸、减轻设备重量。若新电池的比容量明显高于常规电池，则意味着梯级利用回收的材料体系具有显著优势，在导电、结构等方面实现了有益改善，从而在同等条件下可储存和释放更多的锂离子，提升了嵌锂容量和脱锂容量。
[0193] 第二循环寿命是指新电池在反复充放电循环过程中，其容量或性能衰减到某一特定水平(如初始容量的80％)时所经历的充放电次数。它反映了电池的使用寿命和循环稳定性，是评判电池耐用性的重要依据。循环寿命越长，表明电池可承受更多次充放电而不发生显著容量损失，使用周期也就越长。这对于动力电池和储能电池尤为重要，它决定了电动汽车的行驶里程和更换周期，也决定了电网调峰调频的经济性和可靠性。若新电池的循环寿命大幅超过常规电池，则说明采用梯级利用所得材料不仅在初始容量上有优势，而且在循环稳定性方面也有长足进步。这可能得益于回收材料纯度的提升、晶体结构的修复、材料复合和包覆等手段，从而抑制了循环过程中的晶格塌陷、结构崩塌、界面侵蚀等容量衰减机制，大大延长了电池寿命。
[0194] 第二自放电率是指新电池在静置储存期间，由于杂质污染、自发嵌锂等因素导致的容量损失速率。它反映了电池的储存性能和荷电保持能力，对备用电池和移动设备而言尤为关键。自放电率越低，表明电池可长时间保持较高的荷电状态而不发生明显的“跑电”现象，进而延长储存期限、降低维护频率。若新电池的自放电率远低于常规电池，则意味着采用回收材料不仅改善了充放电可逆性，而且抑制了自发副反应，提高了库存稳定性。这可能归因于杂质含量的降低、表面包覆的优化、添加剂的合理使用等，从而减少了电解质分解、过渡金属溶出等诱发自放电加剧的因素，使电池可长效荷电。
[0195] 综合来看，若新电池的比容量、循环寿命、自放电等指标均明显优于常规电池，则可判定采用梯级利用所得材料对电池性能具有显著改善效果。一方面，回收材料在活性、导电、结构等方面的优化，提升了比容量水平，降低了极化阻抗，为更高的能量密度和倍率性能奠定了材料基础。另一方面，回收过程有效去除了杂质污染，修复了晶格缺陷，抑制了电解质分解、金属溶出等容量衰减诱因，从而大幅延长了循环寿命，降低了自放电率，促进了电池的长寿命和高稳定性。这些积极变化的根本原因，在于废旧电池经过精细拆解、分选、修复、复合等系列处理后，一定程度上恢复了材料的结构完整性和电化学活性，去除了性能衰减的“病根”，激活了材料潜力，使之可再度用于电池制造，并在实际充放电应用中体现出优异的综合性能。这不仅证明了梯级利用的技术可行性，实现了废旧电池材料的高值循环利用，提升了资源能源效率；而且表明新电池不仅在比容量等单项指标上有所提高，而且在循环、倍率、储存等多个性能方面实现了整体优化，这将从根本上提升电池的使用价值，延长其服役寿命，推动电池产业的绿色可持续发展。
[0196] 步骤S3300，将第一放电数据与第二放电数据对比，评判废旧电池再生利用的可行性。
[0197] 进一步地，如图6所示，步骤S3300包括：
[0198] 步骤S3310，比较第一放电比容量C1与第二放电比容量C2，计算新型锂离子电池的容量恢复率ηC；
[0199] 步骤S3320，比较第一循环寿命N1与第二循环寿命N2，计算新型锂离子电池的循环寿命提升率ηN；
[0200] 步骤S3330，比较第一自放电率S1与第二自放电率S2，计算新型锂离子电池的自放电控制系数ηS；
[0201] 步骤S3340，综合考虑新型锂离子电池的容量恢复率ηC、循环寿命提升率ηN和自放电控制系数ηS，计算新型锂离子电池的性能评估指数PR；
[0202] 步骤S3350，设定性能指数阈值θP，如果PR≥θP，则判定新型锂离子电池性能良好，废旧电池再生利用可行。
[0203] 具体而言，步骤S3300是在获得废旧电池和新型锂离子电池的关键性能参数后，通过对比分析，全面评估废旧电池再生利用的效果。ηC＝(C2)/(C1)×100％，ηC越接近或超过100％，表明新型锂离子电池的容量恢复到接近或超过废旧电池的水平，其储能性能得到了有效修复。ηN＝(N2)/(N1)×100％；ηN越大，意味着新型锂离子电池的循环稳定性相比废旧电池大幅提高，使用寿命显著延长。ηS＝(S1)/(S2)；ηS越大，说明新型锂离子电池的自放电速率远低于废旧电池，其储存性能得到大幅改善。容量恢复率ηC、循环寿命提升率ηN、自放电控制系数ηS分别从容量、寿命、自放电三个角度，定量描述新型锂离子电池相比废旧电池性能的改善程度。将ηC、ηN、ηS三个分指标加权求和，得出再生效果的定量评分，即性能评估指数PR。当新型锂离子电池的性能评估指数PR越大时，表明新型锂离子电池相比废旧电池的综合性能提升越明显，再生利用效果越好。一般而言，当PR超过某一临界值(如85％)时，可认为废旧电池值得开展再生处理，用于次级利用；而当PR较低时，再生的投入产出比恐难以达到平衡，不如直接回收材料，循环再造。
[0204] 示例性的，假设某批三元材料废旧电池，其初始容量为2500mAh，使用300次循环后，容量降至1875mAh，自放电率高达15％/月，已不再适用。经再生处理后，其容量回升至2400mAh，在标准条件下可稳定循环500次以上，自放电率降至5％/月。据此可计算：
[0205] ηC＝(2400mAh)/(1875mAh)×100％＝128％；
[0206] ηN＝(500)/(300)×100％＝167％；
[0207] ηS＝(15％/月)/(5％/月)＝3；
[0208] 可见，该批废旧电池再生后，容量恢复到超过废旧状态的水平，循环寿命延长了近70％，自放电率降低为原来的1/3。按加权求和公式PR＝0.5ηC+0.3ηN+0.2ηS，代入计算可得：
[0209] PR＝0.5×128％+0.3×167％+0.2×3＝174.1％；
[0210] 新型锂离子电池的综合性能指数高达174.1％，表明其性能得到了全面大幅提升，完全具备梯级利用价值，可用于储能备用电源等次级应用。
[0211] 该案例充分说明，通过科学评估新型锂离子电池性能提升效果，构建量化指标，可为废旧电池资源化路径选择和全生命周期管理决策提供重要依据和参考。这对于延长电池价值链，提升资源利用效益，促进电池产业可持续发展，具有重要意义。
[0212] 实施例2
[0213] 本实施例在实施例1的基础之上，提供了废旧锂离子电池梯级回收与再利用系统，如图7所示，包括：
[0214] 老化等级划分模块：用于采集废旧锂离子电池的第一特征信息，根据第一特征信息，将废旧锂离子电池划分为不同的老化等级；
[0215] 放电模块：用于针对每个老化等级的电池，设计差异化的目标放电曲线，根据差异化的目标放电曲线，对各个老化等级的废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到第一放电数据；
[0216] 回收模块：用于对放电后的废旧锂离子电池进行拆解，得到正极材料和负极材料，提取正极材料和负极材料的第二特征信息，根据第二特征信息，将正极材料、负极材料分别划分为不同的性能等级，并确定各个性能等级对应的回收方案；根据回收方案对各个性能等级的正极材料和负极材料进行回收与再生，得到再生正极材料和再生负极材料；
[0217] 再生模块：用于利用再生正极材料和再生负极材料，制备新型锂离子电池；
[0218] 对比模块：用于对新型锂离子电池进行充放电测试，获得第二放电数据；将第一放电数据与第二放电数据对比，评判废旧电池再生利用的可行性。
[0219] 老化等级划分模块中，所述第一特征信息包括电池类型参数、电池容量参数、电池电压参数和电池使用时间参数；所述根据第一特征信息，将废旧锂离子电池划分为不同的老化等级包括：
[0220] 步骤S1210，基于电池容量参数，计算废旧锂离子电池的容量保持率，作为老化等级划分的第一决策变量；
[0221] 步骤S1220，基于电池电压参数，计算废旧锂离子电池的电压衰减率，作为老化等级划分的第二决策变量；
[0222] 步骤S1230，基于电池使用时间参数，计算废旧锂离子电池的使用时长系数，作为老化等级划分的第三决策变量；
[0223] 步骤S1240，结合容量保持率、电压衰减率和使用时长系数计算电池老化系数，根据电池老化系数θL，对废旧锂离子电池进行老化等级划分，划分等级为L1、L2、L3、L4。
[0224] 当θ3≤θL≤1，划分为L1级，表示电池基本无老化，性能良好，θ3为第三老化阈值；
[0225] 当θ2≤θL<θ3时，划分为L2级，表示电池轻度老化，性能尚可，θ2为第二老化阈值；
[0226] 当θ1≤θL<θ2时，划分为L3级，表示电池中度老化，性能降级明显，θ1为第一老化阈值，θ3＞θ2＞θ1；
[0227] 当0<θL<θ1时，划分为L4级，表示电池重度老化，性能严重退化。
[0228] 放电模块中，所述差异化的目标放电曲线包括L1级目标放电曲线、L2级目标放电曲线、L3级目标放电曲线和L4级目标放电曲线；所述针对每个老化等级的电池，设计差异化的目标放电曲线包括：
[0229] 步骤S1310，针对L1级电池，采用恒流放电方式进行放电，标记L1级电池的实时电压为第一电压，以AM1倍的额定容量作为放电电流，当第一电压降至预设的第一终止电压时停止放电，得到L1级目标放电曲线；
[0230] 步骤S1320，针对L2级电池，采用分段恒流放电方式，标记L2级电池的实时电压为第二电压，首先以AM2倍的额定容量作为放电电流，当第二电压降至第一临界电压时，自动切换电流，以AM3倍的额定容量作为放电电流，当第二电压降至预设的第二终止电压时停止放电，得到L2级目标放电曲线；其中，AM1＞AM2＞AM3；
[0231] 步骤S1330，针对L3级电池，采用恒压恒流两阶段放电方式，标记L3级电池的实时电压为第三电压，L3级电池的实时电流为第三电流，先以恒流放电，当第三电压降至第二临界电压时，自动转为恒压放电，当第三电流降至0.05C时停止放电，得到L3级目标放电曲线；
[0232] 步骤S1340，针对L4级电池，采用脉冲放电方式进行放电，标记L4级电池的实时电压为第四电压，当第四电压降至预设的第四终止电压时停止放电，得到L4级目标放电曲线。
[0233] 放电模块中，所述第一放电数据包括第一放电比容量C1、第一循环寿命N1和第一自放电率S1；所述根据差异化的目标放电曲线，对各个老化等级的废旧锂离子电池执行精准自适应放电包括：
[0234] 步骤S1410，根据L1级目标放电曲线，对L1级废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到L1级放电数据，根据L1级放电数据得到L1级电池的第一放电比容量、第一循环寿命和第一自放电率；
[0235] 步骤S1420，根据L2级目标放电曲线，对L2级废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到L2级放电数据，根据L2级放电数据得到L2级电池的第一放电比容量、第一循环寿命和第一自放电率；
[0236] 步骤S1430，根据L3级目标放电曲线，对L3级废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到L3级放电数据，根据L3级放电数据得到L3级电池的第一放电比容量、第一循环寿命和第一自放电率；
[0237] 步骤S1440，根据L4级目标放电曲线，对L4级废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到L4级放电数据，根据L4级放电数据得到L4级电池的第一放电比容量、第一循环寿命和第一自放电率；
[0238] 步骤S1450，对L1、L2、L3、L4级电池的第一放电比容量进行加权平均，得到整体的第一放电数据中的第一放电比容量；对L1、L2、L3、L4级电池的第一循环寿命进行加权平均，得到整体的第一放电数据中的第一循环寿命；对L1、L2、L3、L4级电池的第一自放电率进行加权平均，得到整体的第一放电数据中的第一自放电率。
[0239] 回收模块中，所述第二特征信息包括材料形貌信息、材料成分信息和材料结构信息；所述根据第二特征信息，将正极材料、负极材料分别划分为不同的性能等级包括：
[0240] 步骤S2310，基于材料形貌信息，计算形貌完整性指数IM；
[0241] 步骤S2320，基于材料成分信息，计算成分保留指数IC；
[0242] 步骤S2330，基于材料结构信息，计算结构完整性指数IS；
[0243] 步骤S2340，对形貌完整性指数IM、成分保留指数IC和结构完整性指数IS进行加权平均，得到材料性能指数IP；
[0244] 步骤S2350，根据材料性能指数IP将正极材料和负极材料划分不同性能等级。
[0245] 所述根据材料性能指数IP将正极材料和负极材料划分不同性能等级包括：
[0246] 当IP1
[0247] 当IP2
[0248] 当0
[0249] 对比模块中，所述第二放电数据包括第二放电比容量C2、第二循环寿命N2和第二自放电率S2；所述将第一放电数据与第二放电数据对比，评判废旧电池再生利用的可行性包括：
[0250] 步骤S3310，比较第一放电比容量C1与第二放电比容量C2，计算新型锂离子电池的容量恢复率ηC；
[0251] 步骤S3320，比较第一循环寿命N1与第二循环寿命N2，计算新型锂离子电池的循环寿命提升率ηN；
[0252] 步骤S3330，比较第一自放电率S1与第二自放电率S2，计算新型锂离子电池的自放电控制系数ηS；
[0253] 步骤S3340，综合考虑新型锂离子电池的容量恢复率ηC、循环寿命提升率ηN和自放电控制系数ηS，计算新型锂离子电池的性能评估指数PR；
[0254] 步骤S3350，设定性能指数阈值θP，如果PR≥θP，则判定新型锂离子电池性能良好，废旧电池再生利用可行。
[0255] 实施例3
[0256] 本实施例公开了一种电子设备，该电子设备可包括一个或多个处理器以及一个或多个存储器。其中，存储器中存储有计算机可读代码，计算机可读代码当由一个或多个处理器运行时，可以执行如上所述的废旧锂离子电池梯级回收与再利用方法。
[0257] 根据本申请实施方式的方法或系统也可以借助电子设备的架构来实现。电子设备可包括总线、一个或多个CPU、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、连接到网络的通信端口、输入/输出组件、硬盘等。电子设备中的存储设备，例如ROM或硬盘可存储本申请提供的废旧锂离子电池梯级回收与再利用方法。废旧锂离子电池梯级回收与再利用方法可例如包括：采集废旧锂离子电池的第一特征信息，根据第一特征信息，将废旧锂离子电池划分为不同的老化等级，针对每个老化等级的电池，设计差异化的目标放电曲线，根据差异化的目标放电曲线，对各个老化等级的废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到第一放电数据；对放电后的废旧锂离子电池进行拆解，得到正极材料和负极材料，提取正极材料和负极材料的第二特征信息，根据第二特征信息，将正极材料、负极材料分别划分为不同的性能等级，并确定各个性能等级对应的回收方案；根据回收方案对各个性能等级的正极材料和负极材料进行回收与再生，得到再生正极材料和再生负极材料；利用再生正极材料和再生负极材料，制备新型锂离子电池，对新型锂离子电池进行充放电测试，获得第二放电数据；将第一放电数据与第二放电数据对比，评判废旧电池再生利用的可行性。
[0258] 进一步地，电子设备还可包括用户界面。当然，本发明公开的架构只是示例性的，在实现不同的设备时，根据实际需要，可以省略本发明公开的电子设备中的一个或多个组件。
[0259] 实施例4
[0260] 本实施例公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可读指令。当计算机可读指令由处理器运行时，可执行参照以上附图描述的根据本申请实施方式的废旧锂离子电池梯级回收与再利用方法。存储介质包括但不限于例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器例如可包括随机存取存储器(RAM)和高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器例如可包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。
[0261] 另外，根据本申请的实施方式，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请提供了一种非暂时性机器可读存储介质，所述非暂时性机器可读存储介质存储有机器可读指令，所述机器可读指令能够由处理器运行以执行与本申请提供的方法步骤对应的指令，例如：采集废旧锂离子电池的第一特征信息，根据第一特征信息，将废旧锂离子电池划分为不同的老化等级，针对每个老化等级的电池，设计差异化的目标放电曲线，根据差异化的目标放电曲线，对各个老化等级的废旧锂离子电池执行精准自适应放电，得到第一放电数据；对放电后的废旧锂离子电池进行拆解，得到正极材料和负极材料，提取正极材料和负极材料的第二特征信息，根据第二特征信息，将正极材料、负极材料分别划分为不同的性能等级，并确定各个性能等级对应的回收方案；根据回收方案对各个性能等级的正极材料和负极材料进行回收与再生，得到再生正极材料和再生负极材料；利用再生正极材料和再生负极材料，制备新型锂离子电池，对新型锂离子电池进行充放电测试，获得第二放电数据；将第一放电数据与第二放电数据对比，评判废旧电池再生利用的可行性。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。
[0262] 可能以许多方式来实现本申请的方法和系统、设备。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本申请的方法和系统、设备。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本申请的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其他方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本申请实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本申请的方法的机器可读指令。因而，本申请还覆盖存储用于执行根据本申请的方法的程序的记录介质。
[0263] 另外，本申请的实施方式中提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
[0264] 如上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明的保护范围之内。
