中國儲能網(wǎng)訊：2024年，儲能產(chǎn)業(yè)陷入新一輪產(chǎn)業(yè)周期“魔咒”中，全產(chǎn)業(yè)鏈陷入價格“肉搏戰(zhàn)”。
如何度過“寒冬”，穿越產(chǎn)業(yè)階段性周期？增強企業(yè)的核心競爭力、加快產(chǎn)品的創(chuàng)新迭代步伐，豐富儲能應用場景是關鍵。
在電芯技術領域，面向大容量、高功率化的競爭愈發(fā)激烈，下一代500Ah+大容量電芯的研發(fā)、量產(chǎn)和應用成為各大儲能電池企業(yè)和系統(tǒng)集成企業(yè)比拼的焦點。
伴隨530Ah、560Ah、580Ah 、628Ah、 770Ah等大容量儲能電芯產(chǎn)品層出不窮，下一代儲能電芯關鍵技術工藝之爭風云漸起。大容量儲能電芯的創(chuàng)新迭代，在降低度電成本、加速儲能市場情景應用多元化的同時，也帶來了安全隱患和技術難題。大容量儲能電芯的設計制造涉及到設計、材料、工藝、制造過程等多個環(huán)節(jié)的精確把控，在這其中設計和工藝的選擇尤為重要。
但無論哪種工藝路線，高安全、低成本及長壽命仍是大容量儲能電芯量產(chǎn)技術工藝路線必須遵循的三大底層邏輯。
“儲能行業(yè)正在快速發(fā)展，對于電芯的安全性、壽命和成本要求越來越高。大容量電芯，特別是采用疊片技術的電芯，可以在滿足這些要求的同時，提供更高效的能量存儲和轉換?！狈涑材茉炊麻L楊紅新堅定認為，儲能鋰電池的未來一定是疊片。
高工產(chǎn)研（GGII）調(diào)研發(fā)現(xiàn)，疊片電池在理論上具有更高的體積能量密度上限、更穩(wěn)定的內(nèi)部結構和更長循環(huán)壽命等優(yōu)點。
高工儲能在近期的巡回調(diào)研中也了解到，疊片工藝與大容量儲能電芯生產(chǎn)工藝的匹配度更高，但此前疊片工藝存在設備投資成本高、良率低、生產(chǎn)效率不足、工藝難度大等短板。
而隨著蜂巢能源L500系列325Ah、350Ah短刀熱復合飛疊儲能電芯大批量生產(chǎn)，疊片電池技術的低生產(chǎn)效率、高成本問題正在得到根本性解決。
儲能電芯“向大而生”背后
技術迭代和產(chǎn)品升級固然能造福下游應用端，但是在當下儲能行業(yè)嚴重內(nèi)卷的大趨勢下，儲能電芯已經(jīng)卷向了比參數(shù)、賽價格。廠商容易陷入為了卷而卷的漩渦里，卷贏同行勝過了產(chǎn)品應用本身，南轅北轍。此外，還容易陷入同質(zhì)化境地。
如何打破怪圈？
多位業(yè)內(nèi)資深人士認為，儲能電芯作為系統(tǒng)關鍵部件，本質(zhì)上還是要回歸產(chǎn)品思維，把握市場需求，提升安全性和壽命，進一步降低成本將是著力的焦點。
在這樣的大背景下，儲能電芯向更大容量和更長循環(huán)壽命的迭進已經(jīng)成為行業(yè)的共識。
“儲能行業(yè)內(nèi)卷嚴重，發(fā)布的系統(tǒng)能量從5MWh向6MWh甚至更大演進，儲能電芯從280Ah到314Ah再到更大的500Ah+，蜂巢能源也有350Ah和下一代770Ah大容量的儲能電芯，大家都在朝這個方向走?！睏罴t新告訴高工儲能。
電芯走向大容量，其底層邏輯首先在于降本的需求。大容量電芯較以往的280Ah電芯和314Ah電芯，其內(nèi)部的連接件和結構件等大幅減少，同時大容量電芯在同規(guī)格尺寸的集裝箱下，可以多集成更多的電量，進一步降低了成本。
2023年下半年以來，國內(nèi)頭部儲能電芯企業(yè)已經(jīng)紛紛發(fā)布或量產(chǎn)了其下一代大容量儲能電芯。推出的下一代大容量儲能電芯的創(chuàng)新也都圍繞著長循環(huán)壽命、高安全性和超低成本等方面。
據(jù)高工儲能不完全統(tǒng)計，目前，布局大容量儲能電池的企業(yè)及產(chǎn)品包括：蜂巢能源770Ah大容量儲能短刀電芯、寧德時代、天合儲能530Ah，億緯鋰能560Ah、628Ah，雄韜股份580Ah，海辰儲能MIC系列、南都電源690Ah儲能電芯，天弋能源630Ah長時儲能電芯等。
與之配套的是，系統(tǒng)集成企業(yè)基于下一代大容量電芯推出的6MWh集裝箱儲能產(chǎn)品，更有企業(yè)將20尺儲能系統(tǒng)帶電量刷新至8MWh。
除了容量提高所帶來的降本增效，下一代大容量儲能電池的優(yōu)勢，主要的突破在于循環(huán)壽命的提升，實現(xiàn)了“光儲同壽”，而鋰電池“萬次”循環(huán)是保障儲能裝置與光伏電站同頻使用的門檻。
儲能電芯容量的提升，始終繞不開安全問題。由于大容量電芯體積和能量密度的增加，導致其內(nèi)部溫度難以均勻分布，散熱等安全問題更加突出。此外，大容量電池在高溫循環(huán)衰降中，由于界面副反應的存在，電解液在正負極的界面持續(xù)分解，導致活性鋰的損失和鋰離子電池阻抗增加，對于電芯壽命也帶來了影響。
這也意味著大容量儲能電芯對于產(chǎn)品設計和量產(chǎn)過程中技術工藝的選擇尤為重要。
大容量儲能電芯如何打破疊片工藝“掣肘”
大容量儲能電芯的不斷推出，也加速了電芯制造工藝的迭代。
目前儲能主流電芯方案仍以方形路線為主。而方形電芯的電芯裝配工藝主要有疊片電池和卷繞電池兩類。卷繞工藝發(fā)展時間長，成本低、效率和良率高、產(chǎn)業(yè)配套成熟是其核心優(yōu)勢，但隨著電芯容量不斷提升，傳統(tǒng)卷繞電池的劣勢越發(fā)凸顯，卷繞電池對電池供應商極限制造的要求將快速提升，大容量電池和卷繞工藝的兼容難度陡然增加。
伴隨大容量電芯逐漸走熱，疊片工藝也逐漸顯現(xiàn)出其優(yōu)勢，在技術上更匹配大容量電芯，有望在500Ah+電芯領域加速滲透。
據(jù)不完全統(tǒng)計，蜂巢能源、寧德時代、比亞迪、南都電源、派能科技、億緯鋰能等多家主流廠商在大容量電芯上采用了疊片工藝。
高工儲能調(diào)研獲悉，目前儲能對于電池安全和壽命要求更高，儲能電芯的發(fā)展趨勢是向大而生，單個電芯容量變大有兩種模式，一種是加厚，另一種是變長。但電芯厚度到一定程度之后，發(fā)生熱失控的概率會大大提升，傳統(tǒng)卷繞工藝的卷針長度過長，可能會造成抽芯良率低，對齊度不佳。
因此儲能電芯容量向大，就必須要往刀片化疊片化發(fā)展。
一直堅持疊片工藝并且持續(xù)迭代的蜂巢能源，無疑在下一代大容量儲能電芯競奪中占得先機。
在蜂巢能源看來，對于大容量儲能電芯，卷繞工藝制程中易出現(xiàn)極片褶皺、黑斑、析鋰等影響電芯安全問題。疊片電芯極片則為裁切后極片多片堆疊，界面問題更少。
此外電芯單體容量越高，單個極片面積越大。在極片表面缺陷率一致的前提下，由于卷繞結構的單張極片面積較大，會帶來更大報廢率。儲能電芯厚度，層數(shù)更多，卷繞為多極耳變間距，難于控制，極耳錯位不良報廢多，疊片為固定極耳間距多片堆疊，極耳錯位概率更低。
“儲能行業(yè)正在快速發(fā)展，對于電芯的安全性、壽命和成本要求越來越高。大容量電芯，特別是采用疊片技術的電芯，可以在滿足以上要求的同時，提供更高效的能量存儲和轉換。”楊紅新坦言，儲能鋰電池的未來一定是疊片，是蜂巢能源從電芯成本、安全、系統(tǒng)成組率、工藝等多個角度分析出來的然后堅決選定的路線。
此前，蜂巢能源成都基地一期儲能電芯項目正式投產(chǎn)。目前主要生產(chǎn)L500系列短刀熱復合飛疊儲能電芯，其中325Ah、350Ah的短刀熱復合飛疊儲能電芯已經(jīng)大批量生產(chǎn)，這也是行業(yè)首個量產(chǎn)的短刀熱復合飛疊大容量儲能電芯，下一代770Ah超大容量儲能電芯將在明年Q2量產(chǎn)。
據(jù)高工儲能調(diào)研了解，蜂巢能源熱復合飛疊技術是蜂巢能源在動力短刀電池成功的基礎上衍生而來的。在安全、長壽命、快充等核心參數(shù)不僅優(yōu)于卷繞工藝，對比行業(yè)其他疊片技術，仍然擁有非常明顯的優(yōu)勢。
蜂巢能源儲能總經(jīng)理高春鵬告訴高工儲能，蜂巢能源短刀熱復合飛疊電芯可以采用CTR的形式，單20尺集裝箱的容量可以做的更大，采用蜂巢能源350Ah短刀疊片電芯的20尺集裝箱儲能系統(tǒng)容量可以做到6.9MWh+。在同體積情況下，容量越大，系統(tǒng)BOM越低，場站安裝成本越低和占地面積越低，可以大幅降低下游應用客戶的初始投資。
在安全性方面，傳統(tǒng)卷繞電芯的卷繞速度和張力控制較為復雜和不可控，放電過程中極組的圓角膨脹應力不均。長循環(huán)使用下，卷繞結構很容易產(chǎn)生極片褶皺，從而導致負極片析鋰等安全問題。而疊片工藝則無此問題。
此外，蜂巢能源短刀熱復合飛疊電芯內(nèi)部應力更好，疊加其最新的產(chǎn)品通過補鋰技術，循環(huán)壽命更長超過15000次，安全性保持不變，可靠的超長使用壽命，為用戶來來更高的收益。
最值得注意的是，蜂巢能源通過獨有的飛疊熱復合設備、工序集成、效率提升等創(chuàng)新舉措攻克了傳統(tǒng)疊片制造工藝在生產(chǎn)制造效率上落后于卷繞工藝的難題，大幅降低了成本，縮短了產(chǎn)線面積，提升了產(chǎn)品的良率。
目前，蜂巢能源短刀熱復合飛疊電池已經(jīng)簽約供貨多家頭部儲能系統(tǒng)企業(yè)，為應用端提供了更安全、更長壽命、性價比更高的儲能產(chǎn)品，為客戶帶來更多的收益和安全保障。
從歷史上看，能夠長期領先的企業(yè)，都需要在“技術創(chuàng)新”和“規(guī)?；敝g尋求平衡，下一代大容量儲能電芯已經(jīng)找到了走“平衡木”的最佳工藝。
