中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：更大容量、更長壽命、更高安全——科學(xué)家對(duì)鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)還有多大的想象空間？
3年前，主打長循環(huán)壽命的280Ah（安時(shí)）電池產(chǎn)品在市場上一經(jīng)問世，便迅速打開儲(chǔ)能市場應(yīng)用的新局面，替代市場原有的50—100Ah電池，成為儲(chǔ)能項(xiàng)目招標(biāo)或產(chǎn)品采購的標(biāo)配。隨后行業(yè)主流電池廠商紛紛跟進(jìn)，密集推出280Ah、300Ah、314Ah、320 Ah、560Ah電池產(chǎn)品，電池廠商在大容量電池賽道上你追我趕、加速競爭。
12月12日，在首屆海辰儲(chǔ)能生態(tài)日上，海辰儲(chǔ)能發(fā)布了全球首款長時(shí)儲(chǔ)能專用電池MIC 1130Ah，“跳躍式”地將電池容量推高至1130Ah，節(jié)奏之快、跨度之大，引發(fā)業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。大容量電池如何解決自帶的發(fā)熱和安全問題？海辰儲(chǔ)能MIC 1130Ah電池又能否再次打破現(xiàn)有市場格局，帶來發(fā)展新局面？
大容量是趨勢(shì)
在鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電池組成本占比高達(dá)60%，直接決定儲(chǔ)能項(xiàng)目的整體經(jīng)濟(jì)性和競爭力。隨著儲(chǔ)能行業(yè)規(guī)模快速擴(kuò)張，對(duì)電池性能與運(yùn)營成本提出了更高要求。
大容量電池被認(rèn)為是行業(yè)升級(jí)發(fā)展的一大方向。近年來，包括億緯鋰能、蜂巢能源、瑞浦蘭鈞、楚能新能源、鵬輝能源等國內(nèi)主流電池廠商相繼推出280Ah以上容量的電池產(chǎn)品。
“以1GWh的儲(chǔ)能電站為例，搭載280Ah電池，其數(shù)量將超過100萬顆。過多電池串并數(shù)量，將給電池管理、電池一致性、系統(tǒng)集成效率帶來極大挑戰(zhàn)。”海辰儲(chǔ)能產(chǎn)品管理部負(fù)責(zé)人李威明認(rèn)為，大容量電池是解決電池一致性和成本的最優(yōu)方案之一。
中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)秘書長劉勇此前接受《中國能源報(bào)》記者采訪時(shí)表示，采用小容量電池，并聯(lián)數(shù)量多、系統(tǒng)安裝占地面積較大，而采用大容量電池，可以有效減少預(yù)制艙數(shù)量和土地成本，提升系統(tǒng)效率，有力改善用戶整體投資收益。
李威明算了一筆賬，與采用280Ah系統(tǒng)產(chǎn)品相比，MIC 1130Ah電池單瓦時(shí)成本降低15%，體積能量密度提升15%，達(dá)到400Wh/L，能幫助直流側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)降本25%。電池循環(huán)壽命高達(dá)15000次，系統(tǒng)壽命可達(dá)25年，將大幅降低儲(chǔ)能全生命周期成本。
值得一提的是，如此大容量，讓MIC 1130Ah電池在長時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。海辰儲(chǔ)能首席技術(shù)官易梓琦表示，新能源發(fā)電量增加，驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能時(shí)長由目前的2—4小時(shí)向4—8小時(shí)方向發(fā)展。今年上半年，美國儲(chǔ)能項(xiàng)目平均儲(chǔ)能時(shí)長達(dá)3.23小時(shí)，未來3年，長時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目占比將超過60%。美洲也將是MIC 1130Ah電池應(yīng)用的主要市場之一。
據(jù)悉，海辰儲(chǔ)能MIC 1130Ah電池將于2024年第一季度開始向客戶送樣，2024年12月開啟全球交付。
解決發(fā)熱和安全問題
大容量并不意味著可以無限放大。
“容量太大會(huì)帶來安全風(fēng)險(xiǎn)。電池容量增大會(huì)致使電池自身散熱性能變差。同時(shí)，電池做大可能出現(xiàn)電芯鼓脹問題，導(dǎo)致過充和熱失控難以應(yīng)付。”劉勇表示，不能一味求大，要對(duì)電池?zé)峁芾碜龊镁庠O(shè)計(jì)。
安全是大容量電池應(yīng)用的關(guān)鍵前提。海辰儲(chǔ)能從化學(xué)體系、電芯結(jié)構(gòu)、制造工藝三方面做了大量工作，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)量產(chǎn)的可能。李威明介紹，海辰儲(chǔ)能通過“主動(dòng)改善+被動(dòng)引導(dǎo)”思路，有效控制熱失控后的安全風(fēng)險(xiǎn)。通過磷酸鐵鋰材料的多元素?fù)诫s，提升磷酸鐵鋰材料在高溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；在負(fù)極采用熱穩(wěn)定石墨，降低表面缺陷，減緩熱效應(yīng)；在被動(dòng)引導(dǎo)方面，超大電芯采用定向開閥設(shè)計(jì)，極大提升開閥準(zhǔn)確靈敏性。相較于280Ah產(chǎn)品，MIC 1130Ah電池?fù)碛懈叩谋菊靼踩?、更高的安全閾值，結(jié)合系統(tǒng)熱阻隔設(shè)計(jì)，可以從根本上杜絕系統(tǒng)熱擴(kuò)散的發(fā)生?！半m然MIC 1130Ah電池能量相對(duì)280Ah電池產(chǎn)品提升了4倍，但MIC 1130Ah電池?zé)崾Э睾?，?nèi)部最高溫度依然能控制在700攝氏度以內(nèi)，和280Ah電池產(chǎn)品處于相同水平。”
“電池產(chǎn)品設(shè)計(jì)一定要綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)難度，通過縝密的仿真試驗(yàn)和探索計(jì)算，設(shè)計(jì)出適合的尺寸和容量。”易梓琦指出，儲(chǔ)能市場應(yīng)該從 “卷價(jià)格”回歸到技術(shù)驅(qū)動(dòng)，“卷產(chǎn)品”和“卷技術(shù)”才是長久之計(jì)。
作為一名科研人員，易梓琦認(rèn)為，鋰電儲(chǔ)能技術(shù)的“天花板”還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有到來，電池材料體系、尺寸、設(shè)計(jì)等方面還可以進(jìn)一步優(yōu)化，固態(tài)電池、鈉離子電池等新電池技術(shù)也有很多挖掘空間?！俺薓IC 1130Ah電池，海辰儲(chǔ)能也在探尋更大的想象空間，儲(chǔ)能產(chǎn)品不是簡單追求更大、更便宜，而是要向更安全、更可靠、更高價(jià)值的方向發(fā)展?！?
致力成為長期主義者
那么，哪些應(yīng)用場景適合大容量電池？劉勇認(rèn)為，電池容量與儲(chǔ)能系統(tǒng)/電站的裝機(jī)容量和應(yīng)用場景緊密相關(guān)，大儲(chǔ)系統(tǒng)通常更適合匹配大容量電池，可以大幅提升儲(chǔ)能系統(tǒng)能量密度，而戶用儲(chǔ)能用小容量電池足夠。
基于此，在生態(tài)日活動(dòng)現(xiàn)場，海辰儲(chǔ)能還推出“海納百川”全棧式工商業(yè)儲(chǔ)能服務(wù)和普惠產(chǎn)品Hero EE。前者通過提供豐富的儲(chǔ)能產(chǎn)品選擇，搭配全生命周期保險(xiǎn)、金融租賃服務(wù)，幫助工商業(yè)主解決“不懂儲(chǔ)”“不敢投”“不會(huì)管”的問題。Hero EE則主要面向以非洲等為代表的新興儲(chǔ)能市場，提供一度電解決方案。
目前，全球仍有6億人缺乏電力供應(yīng)，存在能源貧困問題，“分布式能源+儲(chǔ)能”是一項(xiàng)低成本的解決方案。Hero EE由一塊光伏組件、一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)和一套智能網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)組成，儲(chǔ)能系統(tǒng)的重量只有7.5千克，一本大部頭字典的大小，內(nèi)置海辰儲(chǔ)能電力工業(yè)級(jí)超長壽命電芯，系統(tǒng)設(shè)計(jì)壽命達(dá)10年，均攤到每度電的成本僅為0.4元。“系統(tǒng)定價(jià)999元，是一款能夠讓能源貧困地區(qū)居民買得起、用得上、可負(fù)擔(dān)、可靠的能源普惠產(chǎn)品。預(yù)計(jì)未來3年可以服務(wù)至少1000萬家庭。”海辰儲(chǔ)能終端場景孵化中心負(fù)責(zé)人管偉說。
社會(huì)價(jià)值不僅是創(chuàng)新商業(yè)模式的源泉，還可以在更長的周期里幫助企業(yè)提升綜合能力。在海辰儲(chǔ)能聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁王鵬程看來，要以“長期主義”的視角來看待儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)“技術(shù)往深走、服務(wù)往外走”，以市場需求反向引導(dǎo)創(chuàng)新。堅(jiān)持選擇做“難事”，深耕儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，致力于將產(chǎn)品做到極致，確保輸出高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)。
