“炙烤”中的大容量儲能電芯

　　編者按：為了找到一條可持續(xù)發(fā)展的道路，人類駕馭了風(fēng)、傍上了太陽。而儲能作為“電網(wǎng)上的大號充電寶”，讓電力電量實現(xiàn)跨時空的轉(zhuǎn)移，具有平滑新能源波動、助力電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、實現(xiàn)負(fù)荷削峰填谷等多種功能。

　　2022年，是中國儲能產(chǎn)業(yè)極不平凡的一年。新技術(shù)加速迭代，制造端大幅降本，市場端規(guī)模盛況空前，儲能政策逐步完善，資本市場日漸活躍，新的商業(yè)模式不斷涌現(xiàn)。

　　2023年，中國的儲能產(chǎn)業(yè)正在迎接一個更富想象力的時代。得益于產(chǎn)業(yè)鏈的聚集，我們在這一場能源革命中取得了先發(fā)優(yōu)勢。從儲能電芯、Pack技術(shù)、直交流轉(zhuǎn)換技術(shù)到系統(tǒng)集成技術(shù)，一齊獲得飛速成長;鈉離子電池、液流電池、壓縮空氣儲能等新興技術(shù)從實驗室走向市場化，為新型儲能的藍(lán)圖增添色彩。

　　新一輪的拉力賽已然鳴槍，儲能老兵見證了行業(yè)春天的到來卻又慎言樂觀，新勢力們挺身而出意圖提前卡位。

　　21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道為此策劃推出“儲能大時代”系列報道。我們將拆解行業(yè)，梳理趨勢，試圖提供一種獨(dú)特的理解儲能產(chǎn)業(yè)的視角，記錄儲能這條大賽道上的大機(jī)遇、大挑戰(zhàn)。本期，21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者將關(guān)注大容量電芯的興起。

　　在今年4月初的第十一屆儲能國際峰會暨展覽會上，億緯儲能在其展臺發(fā)布了一款LF560K儲能專用電芯，這款容量達(dá)到560Ah的大鐵鋰電池單體便可儲存1.792kWh能量，即1.792度電。

　　僅僅過了一個月，在5月16日開幕的第十五屆深圳國際電池技術(shù)交流會(CIBF2023)上，雄韜股份展出了一款580Ah儲能電芯，循環(huán)次數(shù)可達(dá)10000次，一舉超過了億緯儲能的大鐵鋰產(chǎn)品，躍至儲能電芯容量排行榜榜首的位置。

　　諸如此類的競速追趕在儲能賽道上并不罕見，當(dāng)前，儲能專用的大容量電芯激戰(zhàn)正酣。

　　今年以來，十余家電池廠商推出了300Ah及以上的大容量儲能專用電芯。在容量之外，儲能鋰電池還在尺寸、工藝、循環(huán)次數(shù)和壽命間比拼拳腳。瑞浦蘭鈞、鵬輝能源、海辰儲能、遠(yuǎn)景動力、南都電源、楚能新能源、海基新能源等在內(nèi)的電池企業(yè)均發(fā)布了超過300Ah容量的儲能專用的電芯產(chǎn)品。

　　爭議中的大鐵鋰

　　除了億緯鋰能和雄韜股份這兩款超過500Ah的儲能超大容量電芯是通過增大體積提高單體電芯容量，更多的電芯玩家仍是通過提升產(chǎn)品的體積能量密度提高競爭力。

　　就在580Ah電芯面世的同一天，中國科學(xué)院院士歐陽明高在CIBF2023大會上拋出了一個結(jié)論，隨著SOC(電池單元的充電狀態(tài))的增加，大容量磷酸鐵鋰電池?zé)崾Э禺a(chǎn)生的氫氣比例升高，燃爆指數(shù)是三元電池的兩倍。因此300+Ah產(chǎn)品對于本體、過程和消防安全的要求更加突出。

　　他指出，一般認(rèn)為磷酸鐵鋰電池是比較安全的，本質(zhì)上對于小的磷酸鐵鋰電池的確是這樣。但是大的容量，像320Ah的電池，它的內(nèi)部溫度可以超過800度，這就超過了磷酸鐵鋰正極分解的溫度。在一般情況下正極磷酸鐵鋰在小安時是不分解的，所以熱失控不劇烈，但是大安時是可以引起分解的。而且它產(chǎn)生大量的可燃的電解液的蒸汽，這跟高鎳三元是不一樣的。

　　這無疑是對300+Ah賽道澆下的一盆涼水。

　　21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者在杭州舉辦的第十三屆中國國際儲能大會調(diào)研走訪中了解到，歐陽明高發(fā)表的上述結(jié)論對業(yè)內(nèi)推進(jìn)300Ah電芯確有影響，但業(yè)內(nèi)人士對其觀點(diǎn)也出現(xiàn)了分化。

　　某家企業(yè)的負(fù)責(zé)人向21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者透露，此前該公司正在規(guī)劃開發(fā)375Ah及400Ah以上的大容量電芯。在論證和規(guī)劃即將投產(chǎn)階段，因為歐陽明高的觀點(diǎn)，現(xiàn)又暫停推進(jìn)了大電芯的量產(chǎn)。

　　另有業(yè)內(nèi)人士向記者表示，“電池越做越大，失控風(fēng)險肯定是越來越高的，不管三元電池還是鐵鋰電池，電池越往大做，它風(fēng)險肯定是越高。最佳方法應(yīng)該是280Ah為鋰電池容量上限便可，再大容量的電池節(jié)省的空間不會多。”

　　不過，也有從事電芯研發(fā)的技術(shù)人士認(rèn)為，這一結(jié)論并沒有將磷酸鐵鋰電池和三元高鎳電池在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下比較爆燃的危險，只是就爆燃的結(jié)果比較兩者的危險程度。

　　大容量電芯“秀肌肉”

　　盡管大容量電芯的熱管理難題牽動行業(yè)各界，但另一邊，躋身300+Ah大容量電芯的企業(yè)隊伍還在壯大。

　　5月24日在上海開幕的SNEC展上，瑞浦蘭鈞發(fā)布了其320Ah和340Ah“問頂”電池儲能系列。據(jù)悉，“問頂”電池縮短極耳長度，改變其與轉(zhuǎn)接片的連接方式，采用一體化焊接技術(shù)，使得電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了一體化的連接，把原有的頂部空間由15毫米縮減到了8毫米，使空間利用率提升7%以上。

　　瑞浦蘭鈞也明確了電池的量產(chǎn)進(jìn)度，公司表示，320Ah和340Ah“問頂”電池儲能系列實現(xiàn)尺寸全面兼容，并將于2023年第三和第四季度正式開售。

　　國軒高科在2022年度報告中透露，儲能萬次循環(huán)壽命 300Ah 電池已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn);遠(yuǎn)景動力已實現(xiàn)305Ah儲能電芯規(guī)?；慨a(chǎn)交付。蜂巢智儲325Ah儲能電芯將在2023年下半年交付，億緯鋰能LF560K儲能電芯，預(yù)計在2024年第二季度開啟全球交付，計劃于2025年實現(xiàn)儲能電池100GWh產(chǎn)能規(guī)模。

　　一家儲能企業(yè)負(fù)責(zé)人告訴記者，各家廠商發(fā)布的儲能電芯產(chǎn)品的容量不斷增加，其實還是存在一個市場慣性。大家都認(rèn)為，能量密度的增加是技術(shù)實力的體現(xiàn)。

　　另一方面，電芯容量增加會降低生產(chǎn)制造的成本。投入相同的人力、能耗，在原材料略微增加的情況下，產(chǎn)出的單位安時數(shù)得到增加;而廠房設(shè)備折舊是等固定成本不變的情況下，產(chǎn)品的單位成本得以下降。“單位成本下降以后，市場競爭力就會更強(qiáng)。”上述負(fù)責(zé)人告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者。

　　尋找新方向

　　廣州智光儲能科技有限公司董事長姜新宇也在第十三屆中國國際儲能大會的開幕式上對電芯產(chǎn)品升級過快提出了質(zhì)疑，現(xiàn)在做280Ah的電芯甚至更大以后，其實犧牲的是電芯的工作溫度和特性——電芯越大溫度越高、壽命越短。

　　他還指出，2021年以前，大部分的廠家還是在推280Ah的樣品。但是2023年，大家發(fā)現(xiàn)2021年的產(chǎn)品已經(jīng)過時了。那么未來兩年、三年之后，這些現(xiàn)存的儲能電站還能不能找到匹配的電芯?找不到電芯之后，這么多電池倉、電池架如何替換，更不要說5年以后的產(chǎn)品格局了。

　　不過，高工產(chǎn)研新能源研究所GGII則認(rèn)為，盡管大部分企業(yè)都在推300+Ah電芯產(chǎn)品，但對比280Ah產(chǎn)品，300+Ah電芯在安全、性能和成本等方面，優(yōu)勢并不明顯。

　　值得一提的是，在電芯的研究方向上，21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者注意到，除了電芯的容量和密度，也有電池廠商提出了新的儲能電芯產(chǎn)品研發(fā)方向。

　　寧德時代在SNEC展上發(fā)布了零輔源光儲融合解決方案，通過自研的光儲變流器，配合高溫電芯技術(shù)和先進(jìn)的自加熱技術(shù)，可以擺脫了傳統(tǒng)儲能解決方案對冷卻系統(tǒng)及其輔助電源的依賴，光與儲實時聯(lián)動，實現(xiàn)毫秒級功率控制響應(yīng)，同時充放電效率提升10%。

　　這之中，寧德時代的電芯升級方向是調(diào)整電芯的最佳運(yùn)行溫度。

　　憑借耐高溫石墨負(fù)極材料和特制電解液，該電芯在超過35℃的條件下依然保持良好的衰減特性，無需冷卻系統(tǒng)及外部輔助電源優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行性能及效率，實現(xiàn)免維護(hù)。同時，區(qū)別于傳統(tǒng)的外部加熱方式，該電芯通過先進(jìn)的自加熱技術(shù)實現(xiàn)均勻加熱，杜絕熱傳遞損失，進(jìn)一步提高光儲系統(tǒng)綜合效率和穩(wěn)定性。

　　天合儲能產(chǎn)品研究院院長楊凱也在同期在杭州舉辦的儲能展會上提出了無空調(diào)、無PACK儲能系統(tǒng)的新思路。他認(rèn)為，這種方案一方面降低前期購置成本，另一方面節(jié)省長周期下的運(yùn)行維護(hù)成本。另外為確保儲能系統(tǒng)運(yùn)行的安全、實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的可靠熱管理，將從材料選擇和制作工藝上精進(jìn)突破，自主研發(fā)高溫鋰電，實現(xiàn)在45度的時候依舊保證高安全性、高循環(huán)效率與高轉(zhuǎn)化效率，加速液冷產(chǎn)品線和儲能系統(tǒng)的降本升級。

　　來源：21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道　作者：費(fèi)心懿