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(biāo)準(zhǔn)20尺單艙容量普遍還停留在3．35MWh。進(jìn)入下半年，寧德時代、億緯鋰能、瑞浦蘭鈞、遠(yuǎn)景動力、鵬輝能源、欣旺達(dá)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(jìn)入5MWh時代。
然而，進(jìn)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(tuán)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(jì)單元，單標(biāo)準(zhǔn)20尺集成艙可實(shí)現(xiàn)儲能容量達(dá)到6MWh。
頭部企業(yè)的產(chǎn)品動作往往極具風(fēng)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(shí)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(tuán)，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(yùn)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(dǎo)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(tuán)也直接證實(shí)了這一點(diǎn)。
“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(dá)350Ah?！眳f(xié)鑫集團(tuán)相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，這種短刀儲能電芯可以提供良好的散熱性能，實(shí)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(tuán)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(diǎn)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(tuán)與蜂巢能源就儲能型短刀疊片電芯達(dá)成戰(zhàn)略合作，協(xié)鑫集團(tuán)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。
01
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(xiàng)目正進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)單顆電芯達(dá)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(fù)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(fù)，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(jì)，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(jì)，在成組效率上也有明顯提升。這一點(diǎn)通過協(xié)鑫集團(tuán)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(jì)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(dá)200kWh。而基于200kWh的PACK為基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)20尺單艙容量可實(shí)現(xiàn)儲能容量達(dá)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(jì)，實(shí)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％。
02
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(xué)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?zé)崾Э禺a(chǎn)生的氫氣比例升高，燃爆指數(shù)是三元電池的兩倍。當(dāng)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(jìn)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(jìn)行設(shè)計(jì)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(jì)，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(jì)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(tuán)隊(duì)對短刀電芯極柱、極耳、連接件過流能力進(jìn)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。
03
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(diǎn)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(shí)現(xiàn)價值，是儲能電池企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和技術(shù)開發(fā)的重點(diǎn)。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(dāng)然，現(xiàn)階段來看儲能系統(tǒng)報(bào)價已經(jīng)較年初腰斬，報(bào)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(jì)、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(jì)＋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(dá)到0．125s／片，結(jié)合極片熱復(fù)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(shí)現(xiàn)極片與隔膜完全復(fù)合，保證了正負(fù)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(dá)12000次，進(jìn)一步延長了儲能項(xiàng)目使用年限，進(jìn)而可產(chǎn)生更多的經(jīng)濟(jì)效益。
可以看出，通過長薄化短刀電芯設(shè)計(jì)，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(jì)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(xiàng)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(biāo)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(shí)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(tuán)等光伏頭部企業(yè)，也足可見325Ah儲能短刀電芯強(qiáng)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訂了儲能項(xiàng)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(xiàng)目領(lǐng)域的一個重要標(biāo)桿。
