中國儲能網(wǎng)訊：在市場需求倒逼和技術(shù)驅(qū)動下，儲能電池領(lǐng)域的技術(shù)“內(nèi)卷”正在加速。
今年年初，標準20尺單艙容量普遍還停留在3.35MWh。進入下半年，寧德時代、億緯鋰能、瑞浦蘭鈞、遠景動力、鵬輝能源、欣旺達等多家頭部電池企業(yè)，紛紛推出單顆容量在310+Ah的電芯，20尺單艙電量進入5MWh時代。
然而，進入四季度，已經(jīng)有企業(yè)開始向20尺單艙6MWh發(fā)起了挑戰(zhàn)。
11月1日，協(xié)鑫集團對外發(fā)布了儲能系統(tǒng)新品——“鑫+”系列。其中，其“鑫宇+”大儲集成產(chǎn)品面對電站級應(yīng)用場景，以200kWh大PACK為主設(shè)計單元，單標準20尺集成艙可實現(xiàn)儲能容量達到6MWh。
頭部企業(yè)的產(chǎn)品動作往往極具風向意義。此前，陽光電源提出儲能電芯314Ah容量參考，該電芯可以實現(xiàn)20尺集成艙容量邁入5MWh；作為同是光伏領(lǐng)域頭部企業(yè)的協(xié)鑫集團，此次率先開啟6MWh，相信也會引領(lǐng)電池、儲能系統(tǒng)集成商的新一輪技術(shù)較量。
儲能系統(tǒng)集成容量和效率的快速迭代，一方面是在儲能應(yīng)用場景快速市場化的背景下，應(yīng)用端對高集成、高效率、低投資和運營成本儲能產(chǎn)品的追求；另一方面則是電池企業(yè)在電池材料、工藝、結(jié)構(gòu)等系統(tǒng)化方面的技術(shù)創(chuàng)新能力開始顯現(xiàn)，更加可靠、安全和高性能的電池技術(shù)和產(chǎn)品開始持續(xù)導入儲能端。
助力協(xié)鑫跨入6MWh門檻，電池端的創(chuàng)新可謂功不可沒，協(xié)鑫集團也直接證實了這一點。
“除了材料，電芯的核心是結(jié)構(gòu)和工藝，儲能需要大容量、長循環(huán)、高安全、高能效電芯結(jié)構(gòu)，我們聯(lián)合合作伙伴推出了高效疊片短刀儲能電芯，具備大于10000次的循環(huán)，大于95%的能量效率，單體容量325Ah，最大容量可達350Ah。”協(xié)鑫集團相關(guān)負責人透露，這種短刀儲能電芯可以提供良好的散熱性能，實現(xiàn)了100%不起火；同時疊片結(jié)構(gòu)相比卷繞結(jié)構(gòu)，能量密度、循環(huán)性能以及動態(tài)響應(yīng)性能都有了明顯提高和改善。
據(jù)了解，協(xié)鑫集團6MWh大儲集成產(chǎn)品“鑫宇+”，搭載的儲能電芯來自蜂巢能源，是蜂巢能源今年重點開發(fā)的儲能專用電芯——325Ah儲能專用短刀電芯。
同日，協(xié)鑫集團與蜂巢能源就儲能型短刀疊片電芯達成戰(zhàn)略合作，協(xié)鑫集團新品“鑫+”系列儲能系統(tǒng)產(chǎn)品將使用蜂巢能源325Ah儲能電芯。
6MWh儲能容量，電芯是如何做到的？
從電力場景來看，目前單個儲能項目正進入GWh時代，儲能電站對于儲能電芯的容量提出了更高要求，比如更大容量、更加安全、更長壽命等。
標準20尺單艙容量從3.5MWh提升到目前的5MWh，再到最新的6MWh，正是在單個項目GWh規(guī)模趨勢下的技術(shù)和產(chǎn)品迭代趨勢。
儲能電芯容量的提升是儲能系統(tǒng)容量提升的關(guān)鍵。今年以來，為滿足5MWh單艙容量需求，各家電池企業(yè)紛紛推出容量在310Ah+的大容量儲能電芯。
蜂巢能源順應(yīng)目前儲能系統(tǒng)市場大容量趨勢，面向電力儲能、大型工商業(yè)儲能等領(lǐng)域GWh級儲能應(yīng)用需求，在業(yè)界推出325Ah儲能專用短刀電芯，該電芯實現(xiàn)單顆電芯達到“一度電”，在能量密度、安全性能和成本方面均有明顯優(yōu)勢。
作為蜂巢能源針對電力、工商業(yè)領(lǐng)域正向開發(fā)的短刀儲能電芯，325Ah電芯采用長壽命正負極，大幅優(yōu)化材料粒度控制及電荷分布均勻性，減少劣化；采用表面包覆優(yōu)化技術(shù)，提高表面穩(wěn)定性同時降低阻抗；采用長壽命電解液，電解液組分調(diào)控，改善成膜穩(wěn)定性及再生修復，大幅提升電芯循環(huán)及日歷壽命；應(yīng)用了石墨顆粒表面調(diào)控技術(shù)，減少表面副反應(yīng)，以及石墨晶體結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高本征穩(wěn)定性。
儲能系統(tǒng)集成層面，蜂巢能源325Ah短刀儲能電芯采用L形短刀疊片結(jié)構(gòu)，顛覆傳統(tǒng)VDA電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計，在成組效率上也有明顯提升。這一點通過協(xié)鑫集團合作的產(chǎn)品可以看出。據(jù)協(xié)鑫介紹，其基于蜂巢能源325Ah儲能電芯設(shè)計的系統(tǒng)集成產(chǎn)品，成組效率較傳統(tǒng)產(chǎn)品提升30%，電氣接頭減少50%，單PACK容量達200kWh。而基于200kWh的PACK為基礎(chǔ)，標準20尺單艙容量可實現(xiàn)儲能容量達6MWh。
據(jù)蜂巢能源介紹，未來公司將基于325Ah的升級版本，在能量密度、安全性方向追求極致，公司正在開發(fā)20尺集裝箱下滿足6.5MWh+的儲能專用短刀電芯，通過C-R高度集成設(shè)計，實現(xiàn)系統(tǒng)能量密度提升超過30%、簇級零部件數(shù)量減少55%、簇級成組成本節(jié)省28%。
大容量儲能電芯安全，蜂巢能源新解法
基于電力、工商業(yè)儲能等應(yīng)用場景需求，開發(fā)大容量磷酸鐵鋰儲能電池，已經(jīng)成為多數(shù)企業(yè)開發(fā)儲能產(chǎn)品的主要方向。值得注意的是，今年5月，中國科學院院士歐陽明高在電池中國舉辦的第四屆新能源汽車及動力電池(CIBF2023深圳)國際交流會上指出，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熱失控產(chǎn)生的氫氣比例升高，燃爆指數(shù)是三元電池的兩倍。當前，眾多玩家涌入大容量電池賽道，且部分廠家以低價占領(lǐng)市場，也使得低安全產(chǎn)品進入市場，對行業(yè)發(fā)展造成潛在隱患。
針對儲能專用電芯大容量安全隱患，蜂巢能源突破傳統(tǒng)VDA電芯內(nèi)阻高、極片褶皺變形影響安全，以及電芯厚、散熱差，形成系統(tǒng)后熱量難以管理的桎梏，公司從底層結(jié)構(gòu)進行設(shè)計開發(fā)，打破行業(yè)傳統(tǒng)VDA尺寸下儲能產(chǎn)品形態(tài)，采用長薄化電芯結(jié)構(gòu)和疊片工藝?；诖嗽O(shè)計，短刀儲能電芯的長、薄、大面散熱，可以有效提升儲能電芯、系統(tǒng)的安全性，同時疊加溫度控制優(yōu)化，還可帶來全生命周期循環(huán)提升10%以上。
從系統(tǒng)層面來看，得益于短刀電芯設(shè)計的電池更薄，比表面積大、散熱性更好；同時蜂巢能源產(chǎn)品團隊對短刀電芯極柱、極耳、連接件過流能力進行仿真最優(yōu)化，和傳統(tǒng)磷酸鐵鋰280Ah電芯相比，325Ah短刀電芯的溫度分布對熱管理也更加友好。
儲能電芯降本背后的技術(shù)角力
對于儲能產(chǎn)業(yè)來說，其特點是價值（利潤）產(chǎn)生在應(yīng)用端。如何在應(yīng)用場景上為客戶持續(xù)創(chuàng)造和實現(xiàn)價值，是儲能電池企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和技術(shù)開發(fā)的重點。解決這個問題，就需要儲能電芯具備高安全、高一致性和超長循環(huán)壽命。
當然，現(xiàn)階段來看儲能系統(tǒng)報價已經(jīng)較年初腰斬，報價低至0.75元/Wh左右，隨著數(shù)萬家企業(yè)涌入儲能賽道，市場廝殺非常激烈，如果通過高性價比的儲能電芯參與市場競爭，則取決于電池企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、制造能力。
在儲能電芯開發(fā)和制造上，蜂巢能源通過短刀電芯設(shè)計+飛疊工藝+極限制造，全面賦能儲能電芯成本競爭力的提升。
據(jù)了解，目前蜂巢疊片工藝已迭代到第三代，效率達到0.125s/片，結(jié)合極片熱復合+多片疊技術(shù)，單片效率提升200%，每GWh投資節(jié)省53%，設(shè)備單位占地節(jié)省45%以上，可大幅度降低廠房建設(shè)成本、能耗成本以及人工成本。
此外，蜂巢能源飛疊技術(shù)還可實現(xiàn)極片與隔膜完全復合，保證了正負極反應(yīng)界面的一致性，界面穩(wěn)定性更優(yōu)，循環(huán)壽命可達12000次，進一步延長了儲能項目使用年限，進而可產(chǎn)生更多的經(jīng)濟效益。
可以看出，通過長薄化短刀電芯設(shè)計，蜂巢能源儲能電芯儲能系統(tǒng)成組效率、零部件節(jié)約和熱管理方面已經(jīng)凸顯優(yōu)勢，如搭載325Ah儲能電芯的液冷儲能柜，相較于目前主流的280Ah液冷儲能柜，系統(tǒng)能量密度可以提升30%，簇級零部件數(shù)量減少55%，簇級成組成本降低28%。
在制造層面，蜂巢能源基于飛疊工藝，一方面可大幅提升制造效率和能力，從制造端降本；另一方面可延長電池循環(huán)壽命，從應(yīng)用端持續(xù)為儲能客戶創(chuàng)造經(jīng)濟效益。
在應(yīng)用端，得益于325Ah大容量電芯，系統(tǒng)可以匹配5MWh、6MWh的儲能單艙容量，可以節(jié)省儲能項目的投資和土地使用成本。
10月25日，蜂巢能源飛疊短刀325Ah儲能電芯在成都基地下線，標志著蜂巢能源憑借“短刀+飛疊”優(yōu)勢，在推動儲能全域短刀化上邁出了實質(zhì)性的一步。11月1日，該產(chǎn)品就已經(jīng)配套協(xié)鑫集團等光伏頭部企業(yè)，也足可見325Ah儲能短刀電芯強勁的競爭能力。據(jù)電池中國了解，目前除了協(xié)鑫，四川能投、四川智慧綠動、蘇州中鑫新能源等多家企業(yè)，也分別與蜂巢能源簽署了儲能項目合作協(xié)議。顯然，蜂巢能源325Ah儲能電芯，未來將是電力、工商業(yè)儲能項目領(lǐng)域的一個重要標桿。
