中國儲能網(wǎng)訊：5月24～26日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司與國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司聯(lián)合指導(dǎo)，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦并聯(lián)合240余家機構(gòu)共同支持的第十三屆中國國際儲能大會在杭州召開。
來自行業(yè)主管機構(gòu)、國內(nèi)外駐華機構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構(gòu)等不同領(lǐng)域的1011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)，5417位嘉賓參加了本屆大會，其中245家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認證等新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈。
5月25日下午，盛虹動能科技（江蘇）股份有限公司研發(fā)總監(jiān)陳偉受邀在鋰離子電池與儲能系統(tǒng)設(shè)計專場分享了主題報告，報告題目為《全棧技術(shù)自研，盛虹動能的綠色發(fā)展之路》。以下是報告主要內(nèi)容：
陳偉：各位專家、各位嘉賓，下午好！今天我和各位分享的題目是全棧技術(shù)自研，盛虹動能的綠色發(fā)展之路。主要分四部分：一是行業(yè)的發(fā)展趨勢，二是行業(yè)痛點分析，三是盛虹動能探索與舉措，四是公司簡介。
第一部分，行業(yè)的發(fā)展趨勢。
從左邊這張圖看，截至2022年，全球電力儲能累計裝機規(guī)模達到48.8GW，近五年來，電力儲能這塊的裝機容量的復(fù)合增長率達到60%。右邊的這張圖是2018-2022年，中國電力儲能新增裝機容量的統(tǒng)計，從這張圖上可以看出，中國的儲能市場現(xiàn)在已經(jīng)成為了儲能行業(yè)的中堅力量。
第二部分，行業(yè)痛點分析。
隨著儲能行業(yè)的發(fā)展，不管是電芯還是系統(tǒng)，這四塊是大家一直在追求的四個方面，但確實這四個方面也是我們整個行業(yè)面臨的痛點。第一，安全性。過充過放等導(dǎo)致帶來的安全隱患。第二，一致性。電壓的一致性，容量、溫度場的分布等等，這些所有的一致性問題會導(dǎo)致帶來木桶效應(yīng)，無論是電芯還是系統(tǒng)也好，帶來一個循環(huán)衰減快的問題。第三，循環(huán)壽命。目前鐵鋰體系的循環(huán)大概是6000-8000次的樣子，但是現(xiàn)在行業(yè)都在宣稱一萬加的循環(huán)，目前還沒有達到這樣的水準。但是大家都在往這個方向努力，因為循環(huán)壽命的這個問題導(dǎo)致系統(tǒng)在全生命周期的度電成本，大概是抽水蓄能的2倍。第四，經(jīng)濟性。包括材料的成本高、制造成本高、時間成本等。今年，碳酸鋰的價格已經(jīng)降下來了，去年整個價格對行業(yè)的壓力還是非常大的。還有就是實驗試錯的成本，因為對做研發(fā)來講，開發(fā)一個新的項目或者說新的電池，可能需要一年或者18個月的時間。我花了這么長的時間，投入這個高的資金，可能這款產(chǎn)品不一定能夠研發(fā)成功，所以導(dǎo)致項目收益差，進而影響基礎(chǔ)研究投入帶來惡性循環(huán)。
第三部分，盛虹動能的對應(yīng)舉措。
針對以上的四個方面的行業(yè)痛點，盛虹動能做了哪些舉措？第一，原材料基礎(chǔ)研究。因為現(xiàn)在對于電芯的要求是越來越高，除了設(shè)計端，包括電芯的結(jié)構(gòu)，其實從根本上來講，原材料才是最根本的原因。第二，極致的工藝設(shè)備。一個產(chǎn)品從原材料，通過研發(fā)人員的設(shè)計，但是最終還要通過工藝、設(shè)備、通過制造過程來實現(xiàn)。第三，系統(tǒng)級整體防控。第二個方面，仿真驅(qū)動，正向設(shè)計，我們可以做哪些仿真呢？包括性能仿真、工藝仿真、老化壽命的仿真等，最終就是達到我們想要的智能設(shè)計。
針對正極材料來講，目前儲能正極是鐵鋰體系，磷酸鐵鋰，大家都知道，它的離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo)、包括低溫性能，都是磷酸鐵鋰的弱點。我們怎么來改善這些弱點，這都是一些老生常談的問題，包括包覆、摻雜、形貌控制等，但是如何把這些措施運用到商業(yè)化生產(chǎn)上，這也是一個難題。包括通過包覆改善鐵鋰的導(dǎo)電性，無論是一次包覆還是二次包覆。包括摻雜，第三個就是形貌控制，因為對于大儲電芯，對循環(huán)壽命也好，特別是容量，是往大型化的方向去發(fā)展了，循環(huán)從6000、8000到10000，對于電芯設(shè)計的這一塊，那么怎么來解決。之前可能鐵鋰的壓實做到2.4就可以了，但是現(xiàn)在追求容量大型化以后，壓實要達到2.5幾甚至要做到2.6。對于正極材料，我們也是通過這些方面，在做相關(guān)研究。
負極材料，這也是非常重要的，它也是四大主材之一。對于儲能來講，有兩個生命線，一是安全，二是成本。我們在追求長循環(huán)的路上，怎么樣實現(xiàn)長循環(huán)，對于負極材料來講，怎么樣既能保證電芯的性能，而且又能達到降本的要求。包括高性價比的原材料，我們可以通過工藝手段生產(chǎn)出最終想要的人造石墨，但是怎么降本，這可能就要從原材料端來考慮，怎么來選擇針狀焦還是石油焦，還是通過摻混，當然還有其他一些包括定向排列的技術(shù)，低表面高一致性的石墨。
電解液，特別是我們追求萬次長循環(huán)來講，電解液也是一個關(guān)鍵因素，添加劑這塊，現(xiàn)在常用的VC、FEC這類的成膜添加劑。另外就是考慮到鋰鹽?，F(xiàn)在用的比較普遍的是六氟磷酸鋰，近一兩年FSI的滲透率也越來越大，不管是當添加劑來用還是雙鹽體系，一方面是因為它的價格在下降，另外就是FSI的工藝，也是越來越成熟?，F(xiàn)在FSI的純度，和前幾年相比要好很多。另外就涉及到我下面講到的一個問題，就是涉及到產(chǎn)氣。我后面也要講補鋰的技術(shù)，因為對于補鋰來講，面臨一個很大的問題，就是產(chǎn)氣，怎么樣來解決產(chǎn)氣的問題，對于電解液來說，一方面要考慮長循環(huán)，另外，剛才提到產(chǎn)氣的問題，怎么樣在電解液這塊來抑制電芯在循環(huán)過程中的產(chǎn)氣問題？因為現(xiàn)在大部分的方向是通過一些添加劑，來抑制產(chǎn)氣。但是很容易忽略的一點是溶劑體系，因為從電解液本身的成本來講，鋰鹽和添加劑是占了最主要的成本，但是從電解液的量來講，溶劑是最大的一塊。所以說，溶劑體系也是我們必須要考慮的一個方向，通過溶劑體系的搭配，包括鋰鹽的選擇，包括一些添加劑的選擇，既要達到萬次循環(huán)的目的，又要抑制產(chǎn)氣，從根本杜絕產(chǎn)氣方面來講，現(xiàn)在可能還沒有達到這樣的程度。
隔膜，現(xiàn)在特別是對于大儲電芯，萬次循環(huán)，再加上電芯的大型化，正常的話，我們用的是陶瓷涂覆隔膜，但是可能對于電芯越來越大之后，陶瓷涂覆的隔膜還不夠，可能陶瓷的涂覆還要再上一層膠。
預(yù)鋰技術(shù)，這種技術(shù)也是多種多樣的，包括正極預(yù)鋰，也包括負極預(yù)鋰。因為負極預(yù)鋰的補鋰效率比較高，但是它對于產(chǎn)線的環(huán)境要求也是更高，另外對于連續(xù)化的生產(chǎn)，負極補鋰并不是那么友好?，F(xiàn)在很多企業(yè)也都在研究關(guān)于正極補鋰這塊，現(xiàn)在比較常規(guī)的像鐵酸鋰、鎳酸鋰等，這兩款補鋰劑帶來的問題就是產(chǎn)氣，循環(huán)，特別是循環(huán)過程中的一些產(chǎn)氣的問題，是我們必須要解決的。雖然說在前期通過化成工藝的改進，可以把大部分的氣抽走，但是在循環(huán)過程中依然還是會有產(chǎn)氣的現(xiàn)象發(fā)生。所以說針對產(chǎn)氣，除了剛才從電解液這個角度考慮，我們現(xiàn)在也在思考，能研發(fā)出比目前鐵酸鋰、鎳酸鋰更加成熟、穩(wěn)定的補鋰劑。
仿真驅(qū)動電池正向設(shè)計，傳統(tǒng)的電芯設(shè)計也是通過實驗試錯法，現(xiàn)在仿真也越來越普遍，大家都用仿真來節(jié)省研發(fā)的成本。未來，我們想要達到的是智能設(shè)計，這方面我們正在和國內(nèi)的一些頂級高校合作，在開發(fā)相關(guān)方面的東西。
這是仿真的發(fā)展歷程。仿真從最早期的等效電路模型，到后期的無幾何代數(shù)求解，再到多孔電極幾何均相模型，也就是1992年Newman教授提出P2D的模型。多孔電極幾何均相模型，它是由過去的一個經(jīng)驗?zāi)Ｐ椭饾u發(fā)展成為真正意義上的仿真的過程，但是P2D模型也有先天性的缺陷，就是它的均相模型。我們都知道，一個電芯在充放電的過程中，鋰離子的分布是不均勻的，但是P2D的模型認為它是均相的。所以在這個基礎(chǔ)上，我們就一起合作開發(fā)了一個非均相的模型，它的優(yōu)勢是可以捕捉電子流包括離子流的移動軌跡，與傳統(tǒng)的模型來比，更加趨于真實。
我們在開發(fā)一款電芯的時候，也是通過了相關(guān)的一些仿真，給大家也展示了一些數(shù)據(jù)。這是離子流演變的過程，從這張圖上可以直觀看出來，正負極當中有局部的顆粒并沒有完全脫鋰和嵌鋰，這就表明整個電芯是存在一定的熱力學的容量損失的。根據(jù)放電末期時刻的狀態(tài)，鋰離子濃度的分布，這就可以分析出這個DOE1的方案，要從負極的粒徑，包括正極的厚度、孔隙率，正極導(dǎo)電劑含量這幾個方面來進行優(yōu)化。
這是一個熱性能的分析，0.5C充電末期的溫度分布情況，從左邊的曲線，包括末期溫度場的分布情況，我們發(fā)現(xiàn)正極側(cè)發(fā)熱量是明顯高于負極和隔膜端的發(fā)熱量，從這些我們分析得出，需要對正極進行熱優(yōu)化設(shè)計以降低電芯整體溫升。
這是盛虹動能目前的兩款電芯，一個是305Ah大儲電芯，還有一款是100Ah電芯，主要用于戶儲和通信儲能上。
這是電芯的一些應(yīng)用場景，包括305Ah的電芯，主要是用于大儲和工商業(yè)儲能，100Ah主要是站儲和戶儲。
這是我們做的應(yīng)用場景的渲染圖，包括大儲產(chǎn)品，20尺的液冷集裝箱，4MWh。另外，是我們的工商業(yè)儲能產(chǎn)品，all in one的戶外柜，500度電。包括站儲的產(chǎn)品，用于基站上，一個模塊大概是4.8度電。
第四部分，公司簡介。
我們盛虹集團成立于1992年，2022年，世界500強排名241位。我們是以印染起家，1992年開始做印染，現(xiàn)在印染是全球TOP級的。20002年進入化纖領(lǐng)域，目前也是做到了全球的TOP級。2012年進入石化行業(yè)，2022年進入儲能領(lǐng)域，為什么盛虹集團會切入儲能這個賽道，后面我會講到。
這是集團在新能源材料包括儲能這塊的產(chǎn)業(yè)布局。從材料端，包括磷酸鐵鋰以及電解液需要的各種溶劑，包括NMP、SBR/PAA等。儲能這個產(chǎn)業(yè)布局是從鋰電的原材料到電芯研發(fā)，再到儲能系統(tǒng)集成產(chǎn)品，到最終的一個系統(tǒng)解決方案。
前面我介紹了盛虹集團，世界500強是排名第241位，在30多年的發(fā)展過程中，也獲得了非常多的國家獎項，包括國家科技進步獎、中國工業(yè)大獎以及國家技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)等榮譽。
盛虹動能正是基于集團新能源新材料“1+N”的戰(zhàn)略策略所成立的儲能板塊，以鋰電池以及儲能系統(tǒng)集成為核心，打造從電芯、模組PACK一直到終端產(chǎn)品，最終到儲能系統(tǒng)解決方案的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
我們儲能板塊的總部-盛虹動能，運營總部在蘇州。目前有兩個基地，一是泰州基地，還有一個是張家港基地。
這是我們泰州基地的全景效果圖，占地330畝，整個規(guī)劃是25GWh的產(chǎn)能。我剛才提到的305Ah的大儲電芯，100Ah的電芯，目前主要是在泰州基地生產(chǎn)，今年下半年就會推出。
這是張家港基地的整體規(guī)劃全景圖，是1700畝，規(guī)劃產(chǎn)能60GWh。等到張家港基地建成，我們的產(chǎn)品會更加多元化。
這是盛虹動能的優(yōu)勢，一是借助母公司世界500強的平臺優(yōu)勢，二是借助于盛虹集團深耕于制造業(yè)30年的全球化的產(chǎn)銷布局，三是電芯原材料可以做到至少65%的自供，四是全產(chǎn)業(yè)鏈的整合。
這是我們出色的成本控制能力，包括我們打造全產(chǎn)業(yè)鏈的競爭優(yōu)勢，集團布局關(guān)鍵原材料，磷酸鐵鋰高質(zhì)量自給自供，項目供應(yīng)前移能力等。
最后以我們集團的愿景“化夢想為現(xiàn)實”結(jié)束今天盛虹動能的分享，謝謝！
