基于市场应用需求变化和电芯技术迭代趋势,大容量储能电芯正在成为电池企业押注的主要技术路线。
据电池中国不完全统计,截至目前,已经有超过20家电池企业布局研发,或已发布容量在300Ah及以上的大容量储能专用电芯。其中,包括宁德时代、远景动力、蜂巢能源、瑞浦兰钧、亿纬锂能、正力新能、海辰储能、楚能新能源、鹏辉能源、南都电源都已经发布相关产品。
(资料图)
从市场端来看,因大容量电芯组成系统后零部件使用量减少,可以拥有更高体积能量密度和更低成本,目前终端已经发出相关采购指引。例如中国华电集团近期发布磷酸铁锂电化学储能系统集采招标公告,其采购2小时储能系统总规模达5GWh,并且明确要求电池单体容量在280Ah(含)以上;美国储能系统集成商Powin此前也表示,目前其对电芯采购需容量在280Ah-310Ah之间,电芯尺寸兼容现有280Ah尺寸。据悉,Powin已经开始接触300Ah+储能电芯企业。
从电池企业角度来看,一方面,大容量、高安全、长寿命、低成本的储能专用电芯,正成为电力储能场景产品应用的主流方向,市场需求旺盛;另一方面,随着电芯设计、制造技术不断成熟,通过提升电芯容量,降低成本也成为企业俘获客户的重要途径。
从目前做大电池容量趋势来看,主要有两种路径:一种是沿用280Ah尺寸,继续采用71*173方形尺寸,将电芯容量不断上探,目前已经出现306Ah、314Ah、320Ah,甚至340Ah相关电芯。这一路径的优势是电芯兼容性高,系统集成友好,系统集成商可以选择不同的电芯供应商。但难点是随着电芯容量不断做大,散热、安全、制造和成本挑战越来越大,考验着电池企业的技术功底。目前包括宁德时代、远景动力、瑞浦兰钧、海辰储能等都主要选择这一路线。
另一种是突破现有71*173规格桎梏,探索适合大容量储能应用场景的新规格。目前已发布300Ah+,且采用新尺寸规格的大容量储能专用电芯的仅有蜂巢能源。今年4月,蜂巢能源推出的L500型325Ah叠片短刀储能专用大容量电芯,厚度仅有21mm,比当前280Ah储能电芯薄了2/3,但长度更长。
2020年,宁德时代率先量产交付280Ah大容量电芯,随后这一产品在商用车和储能领域开始快速导入和渗透。随着电池企业对储能市场需求了解不断深入,自2021年以来,容量在280Ah以上的产品开始陆续出现,但是宁德时代鲜有透露除了280Ah以外的新的大容量储能电芯。
然而,今年6月宁德时代306Ah储能电芯首次在行业活动上亮相;近日,宁德时代再次官宣搭载314Ah储能电芯的储能产品量产交付。
可以预见,随着宁德时代加入300Ah+大容量储能电芯阵营,大容量储能电芯时代将加速到来,电池企业在300Ah+储能电芯上的技术创新竞赛也会愈发激烈。电池中国梳理了部分企业300Ah+储能电芯创新技术,以作参考。
宁德时代:306Ah、314Ah储能专用电芯
宁德时代表示,314Ah储能专用电芯的量产交付,是公司又一次通过技术创新,引领储能系统的发展,为能源储存领域带来新的突破。
据了解,宁德时代EnerD系列产品采用了其储能专用314Ah电芯,并配备CTP液冷3.0高效成组技术,优化电芯的成组结构和导电连接结构,同时在设计和制造过程采用更加模块化和标准化的设计,实现20尺单舱电量从3.354MWh提升到了5.0MWh,相比于上一代产品,全新EnerD系列液冷储能预制舱的占地面积节约20%以上,施工工程量减少15%,调试运维成本下降10%,并且在能量密度和性能方面也得到显著提升。
不过,至于314Ah储能专用电芯能量密度、循环等参数,宁德时代并未提及,同时也未透露在材料、结构、工艺等方面的创新情况。
远景动力:305Ah、315Ah储能专用电芯
今年4月,远景动力发布全新一代315Ah储能电芯产品。据远景动力介绍,315Ah储能电芯在尺寸不变的基础上,较其2021年在业内率先推出的305Ah储能专用电芯,能量密度再次提升11%,并实现“单颗电芯一度电(1008Wh)”;循环寿命高达12000次,一天一次充放电可满足25年安全可靠运行的要求,并适配当前市场主流储能系统方案。
技术创新方面,在正极材料上,远景动力通过优化材料表面颗粒配比,材料包覆技术,多元素均相掺杂技术,实现能量密度与循环寿命的双提升;
负极方面,针对负极材料定制化开发,降低材料表面锂耗,持续提升材料的动力学性能,延长电芯循环寿命;
电解液方面,开发高浸润电解液;
在补锂技术上,创新开发的补锂缓释技术,能在电池全生命周期内实现长期稳定的锂损失补偿。
在电芯结构设计上,远景动力采用自研的一体注塑结构盖板,结构高度精简,过流能力强,确保全生命周期结构性能稳定。
在工艺创新上,远景动力采用了极片压花技术,改善了极片充放电后的褶皱问题,进一步提升了产品的可靠性。
蜂巢能源:325Ah叠片短刀电芯
今年4月,蜂巢能源子公司蜂巢智储发布了L500型325Ah叠片短刀储能专用大电芯。
据了解,蜂巢能源325Ah叠片短刀储能大电芯,采用了预锂、柔性包覆等先进技术,可大幅提升能量密度与循环寿命。
工艺创新上,325Ah储能电芯采用了蜂巢能源自主研发的“飞叠”技术,实现了极片与隔膜完全复合,保证了正负极反应界面的一致性,显著提升了电芯安全性,经过严苛的针刺试验不起火、不冒烟,可实现电芯本征安全。
循环寿命方面,蜂巢能源则通过技术创新,降低工艺复杂度,以较低产线投资、低制造投入同样实现了12000次循环。
据介绍,通过材料创新、短刀设计、LCTP结构创新和叠片效率提升,L500型储能电芯系统能量密度较现阶段主流产品提升了10%,同时电芯数量减少、结构件优化,可以使得整体成本有明显下降。
瑞浦兰钧:320Ah、340Ah“问顶”储能电芯
今年5月,瑞浦兰钧发布了储能系列“问顶电池”:320Ah和340Ah大电芯。
电池中国了解到,问顶320Ah储能电芯融合了电芯结构技术、工艺技术和装备技术创新及稳定固液界面等多项核心技术。
其中,“问顶”电池缩短极耳长度,改变其与转接片的连接方式,采用一体化焊接技术,使得电芯内部结构实现了一体化的连接,把原有的顶部空间由15毫米缩减到了8毫米,使空间利用率有效提升7%以上。
据介绍,基于瑞浦兰钧自主研发的“问顶”技术,问顶320Ah储能电芯在和280Ah方形电芯相同的尺寸下,可实现高能量、长寿命、高安全的优越性能,产品的体积能量密度达到400Wh/L,循环寿命8000-10000次,日历寿命20年以上。
瑞浦兰钧副总裁侯敏博士透露,320Ah和340Ah问顶电池储能系列将于2023年Q3、Q4正式开售。
鹏辉能源:320Ah储能电芯
鹏辉能源同样在今年4月发布了320Ah储能电芯。据介绍,该产品单体容量相较上一代产品提升14%,在同尺寸产品中系统能量提升14%,循环寿命>8000次,使用寿命超20年。同时,可实现低温-40℃存储和-30℃放电。
在320Ah产品的技术创新上,鹏辉能源开发了独家电解液设计配方和工艺,有效降低成膜内阻,提升能效0.5%;极耳结构仿真优化,卷芯空间利用率提升1%,可以更好地提升产品的安全性能。
海辰储能:320Ah储能电芯
海辰储能在300Ah+储能电芯上,同样选择了320Ah这一容量。据悉,该款新品体积能量密度达385Wh/L、循环寿命10000次,且具备高兼容性(性能兼容、尺寸兼容、热管理兼容),可大幅度降低系统首次购置成本,以及全生命周期度电成本。
为了保证电池循环寿命,海辰储能采用高浸润、高电导率电解液等技术,保证初始及循环过程极片的可靠性;采用蛛网型结构粘结主材物质,可以提高老化过程极片的稳定性;沿用已有产品SEI膜稳定技术元素,并进行升级优化,可以保证320Ah循环性能。
海辰储能320Ah电力储能专用电池,将于2023年第三季度送样,2024年第一季度交付。
(原标题:头部风向!300Ah+大容量储能电芯来了)
标签: