中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2024年，儲(chǔ)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(jià)格“肉搏戰(zhàn)”。
如何度過“寒冬”，穿越產(chǎn)業(yè)階段性周期？增強(qiáng)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力、加快產(chǎn)品的創(chuàng)新迭代步伐，豐富儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景是關(guān)鍵。
在電芯技術(shù)領(lǐng)域，面向大容量、高功率化的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，下一代500Ah+大容量電芯的研發(fā)、量產(chǎn)和應(yīng)用成為各大儲(chǔ)能電池企業(yè)和系統(tǒng)集成企業(yè)比拼的焦點(diǎn)。
伴隨530Ah、560Ah、580Ah 、628Ah、 770Ah等大容量?jī)?chǔ)能電芯產(chǎn)品層出不窮，下一代儲(chǔ)能電芯關(guān)鍵技術(shù)工藝之爭(zhēng)風(fēng)云漸起。大容量?jī)?chǔ)能電芯的創(chuàng)新迭代，在降低度電成本、加速儲(chǔ)能市場(chǎng)情景應(yīng)用多元化的同時(shí)，也帶來(lái)了安全隱患和技術(shù)難題。大容量?jī)?chǔ)能電芯的設(shè)計(jì)制造涉及到設(shè)計(jì)、材料、工藝、制造過程等多個(gè)環(huán)節(jié)的精確把控，在這其中設(shè)計(jì)和工藝的選擇尤為重要。
但無(wú)論哪種工藝路線，高安全、低成本及長(zhǎng)壽命仍是大容量?jī)?chǔ)能電芯量產(chǎn)技術(shù)工藝路線必須遵循的三大底層邏輯。
“儲(chǔ)能行業(yè)正在快速發(fā)展，對(duì)于電芯的安全性、壽命和成本要求越來(lái)越高。大容量電芯，特別是采用疊片技術(shù)的電芯，可以在滿足這些要求的同時(shí)，提供更高效的能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換。”蜂巢能源董事長(zhǎng)楊紅新堅(jiān)定認(rèn)為，儲(chǔ)能鋰電池的未來(lái)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(jié)構(gòu)和更長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)。
高工儲(chǔ)能在近期的巡回調(diào)研中也了解到，疊片工藝與大容量?jī)?chǔ)能電芯生產(chǎn)工藝的匹配度更高，但此前疊片工藝存在設(shè)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(fù)合飛疊儲(chǔ)能電芯大批量生產(chǎn)，疊片電池技術(shù)的低生產(chǎn)效率、高成本問題正在得到根本性解決。
儲(chǔ)能電芯“向大而生”背后
技術(shù)迭代和產(chǎn)品升級(jí)固然能造福下游應(yīng)用端，但是在當(dāng)下儲(chǔ)能行業(yè)嚴(yán)重內(nèi)卷的大趨勢(shì)下，儲(chǔ)能電芯已經(jīng)卷向了比參數(shù)、賽價(jià)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(yīng)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(rèn)為，儲(chǔ)能電芯作為系統(tǒng)關(guān)鍵部件，本質(zhì)上還是要回歸產(chǎn)品思維，把握市場(chǎng)需求，提升安全性和壽命，進(jìn)一步降低成本將是著力的焦點(diǎn)。
在這樣的大背景下，儲(chǔ)能電芯向更大容量和更長(zhǎng)循環(huán)壽命的迭進(jìn)已經(jīng)成為行業(yè)的共識(shí)。
“儲(chǔ)能行業(yè)內(nèi)卷嚴(yán)重，發(fā)布的系統(tǒng)能量從5MWh向6MWh甚至更大演進(jìn)，儲(chǔ)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(chǔ)能電芯，大家都在朝這個(gè)方向走?！睏罴t新告訴高工儲(chǔ)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(jié)構(gòu)件等大幅減少，同時(shí)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(jìn)一步降低了成本。
2023年下半年以來(lái)，國(guó)內(nèi)頭部?jī)?chǔ)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?jī)?chǔ)能電芯。推出的下一代大容量?jī)?chǔ)能電芯的創(chuàng)新也都圍繞著長(zhǎng)循環(huán)壽命、高安全性和超低成本等方面。
據(jù)高工儲(chǔ)能不完全統(tǒng)計(jì)，目前，布局大容量?jī)?chǔ)能電池的企業(yè)及產(chǎn)品包括：蜂巢能源770Ah大容量?jī)?chǔ)能短刀電芯、寧德時(shí)代、天合儲(chǔ)能530Ah，億緯鋰能560Ah、628Ah，雄韜股份580Ah，海辰儲(chǔ)能MIC系列、南都電源690Ah儲(chǔ)能電芯，天弋能源630Ah長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(chǔ)能產(chǎn)品，更有企業(yè)將20尺儲(chǔ)能系統(tǒng)帶電量刷新至8MWh。
除了容量提高所帶來(lái)的降本增效，下一代大容量?jī)?chǔ)能電池的優(yōu)勢(shì)，主要的突破在于循環(huán)壽命的提升，實(shí)現(xiàn)了“光儲(chǔ)同壽”，而鋰電池“萬(wàn)次”循環(huán)是保障儲(chǔ)能裝置與光伏電站同頻使用的門檻。
儲(chǔ)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(dǎo)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(yīng)的存在，電解液在正負(fù)極的界面持續(xù)分解，導(dǎo)致活性鋰的損失和鋰離子電池阻抗增加，對(duì)于電芯壽命也帶來(lái)了影響。
這也意味著大容量?jī)?chǔ)能電芯對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和量產(chǎn)過程中技術(shù)工藝的選擇尤為重要。
大容量?jī)?chǔ)能電芯如何打破疊片工藝“掣肘”
大容量?jī)?chǔ)能電芯的不斷推出，也加速了電芯制造工藝的迭代。
目前儲(chǔ)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(shí)間長(zhǎng)，成本低、效率和良率高、產(chǎn)業(yè)配套成熟是其核心優(yōu)勢(shì)，但隨著電芯容量不斷提升，傳統(tǒng)卷繞電池的劣勢(shì)越發(fā)凸顯，卷繞電池對(duì)電池供應(yīng)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(shì)，在技術(shù)上更匹配大容量電芯，有望在500Ah+電芯領(lǐng)域加速滲透。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，蜂巢能源、寧德時(shí)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(chǔ)能調(diào)研獲悉，目前儲(chǔ)能對(duì)于電池安全和壽命要求更高，儲(chǔ)能電芯的發(fā)展趨勢(shì)是向大而生，單個(gè)電芯容量變大有兩種模式，一種是加厚，另一種是變長(zhǎng)。但電芯厚度到一定程度之后，發(fā)生熱失控的概率會(huì)大大提升，傳統(tǒng)卷繞工藝的卷針長(zhǎng)度過長(zhǎng)，可能會(huì)造成抽芯良率低，對(duì)齊度不佳。
因此儲(chǔ)能電芯容量向大，就必須要往刀片化疊片化發(fā)展。
一直堅(jiān)持疊片工藝并且持續(xù)迭代的蜂巢能源，無(wú)疑在下一代大容量?jī)?chǔ)能電芯競(jìng)奪中占得先機(jī)。
在蜂巢能源看來(lái)，對(duì)于大容量?jī)?chǔ)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(gè)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(jié)構(gòu)的單張極片面積較大，會(huì)帶來(lái)更大報(bào)廢率。儲(chǔ)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(cuò)位不良報(bào)廢多，疊片為固定極耳間距多片堆疊，極耳錯(cuò)位概率更低。
“儲(chǔ)能行業(yè)正在快速發(fā)展，對(duì)于電芯的安全性、壽命和成本要求越來(lái)越高。大容量電芯，特別是采用疊片技術(shù)的電芯，可以在滿足以上要求的同時(shí)，提供更高效的能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換?！睏罴t新坦言，儲(chǔ)能鋰電池的未來(lái)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(gè)角度分析出來(lái)的然后堅(jiān)決選定的路線。
此前，蜂巢能源成都基地一期儲(chǔ)能電芯項(xiàng)目正式投產(chǎn)。目前主要生產(chǎn)L500系列短刀熱復(fù)合飛疊儲(chǔ)能電芯，其中325Ah、350Ah的短刀熱復(fù)合飛疊儲(chǔ)能電芯已經(jīng)大批量生產(chǎn)，這也是行業(yè)首個(gè)量產(chǎn)的短刀熱復(fù)合飛疊大容量?jī)?chǔ)能電芯，下一代770Ah超大容量?jī)?chǔ)能電芯將在明年Q2量產(chǎn)。
據(jù)高工儲(chǔ)能調(diào)研了解，蜂巢能源熱復(fù)合飛疊技術(shù)是蜂巢能源在動(dòng)力短刀電池成功的基礎(chǔ)上衍生而來(lái)的。在安全、長(zhǎng)壽命、快充等核心參數(shù)不僅優(yōu)于卷繞工藝，對(duì)比行業(yè)其他疊片技術(shù)，仍然擁有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。
蜂巢能源儲(chǔ)能總經(jīng)理高春鵬告訴高工儲(chǔ)能，蜂巢能源短刀熱復(fù)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(chǔ)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(chǎng)站安裝成本越低和占地面積越低，可以大幅降低下游應(yīng)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(fù)雜和不可控，放電過程中極組的圓角膨脹應(yīng)力不均。長(zhǎng)循環(huán)使用下，卷繞結(jié)構(gòu)很容易產(chǎn)生極片褶皺，從而導(dǎo)致負(fù)極片析鋰等安全問題。而疊片工藝則無(wú)此問題。
此外，蜂巢能源短刀熱復(fù)合飛疊電芯內(nèi)部應(yīng)力更好，疊加其最新的產(chǎn)品通過補(bǔ)鋰技術(shù)，循環(huán)壽命更長(zhǎng)超過15000次，安全性保持不變，可靠的超長(zhǎng)使用壽命，為用戶來(lái)來(lái)更高的收益。
最值得注意的是，蜂巢能源通過獨(dú)有的飛疊熱復(fù)合設(shè)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(fù)合飛疊電池已經(jīng)簽約供貨多家頭部?jī)?chǔ)能系統(tǒng)企業(yè)，為應(yīng)用端提供了更安全、更長(zhǎng)壽命、性價(jià)比更高的儲(chǔ)能產(chǎn)品，為客戶帶來(lái)更多的收益和安全保障。
從歷史上看，能夠長(zhǎng)期領(lǐng)先的企業(yè)，都需要在“技術(shù)創(chuàng)新”和“規(guī)?；敝g尋求平衡，下一代大容量?jī)?chǔ)能電芯已經(jīng)找到了走“平衡木”的最佳工藝。
