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来源:东方网
在市场需求的推动和技术进步的驱动下,储能电池领域的技术竞争正在快速激增。
今年初,标准的20尺单舱电池容量普遍为3.35MWh。而到了下半年,宁德时代、亿纬锂能、瑞浦兰钧、远景动力、鹏辉能源、欣旺达等领先的电池企业相继推出单颗容量为310+Ah的电芯,使得20尺单舱的电容量达到了5MWh。
然而,进入第四季度,已经有企业开始挑战20尺单舱6MWh的容量限制。
在11月1日,协鑫集团发布了一款名为“鑫+”系列的储能系统新产品。其中,他们的“鑫宇+”大规模集成产品主要针对电站级应用场景,采用200kWh的大型PACK作为主要设计单元,在一个标准20尺的集成舱中可以实现储能容量达到6MWh的目标。
领先企业的产品举措往往具有良好的示范意义。先前,阳光电源提出了一款具备314Ah容量的储能电芯,这使得20尺集成舱容量能够达到5MWh;而协鑫集团作为光伏领域的领军企业,此次率先推出了6MWh的产品,相信也将引领电池和储能系统集成商之间的新一轮技术竞争。
在储能应用场景迅速市场化的背景下,储能系统集成容量和效率的不断迭代是由于应用端对于高集成度、高效率、低投资和运营成本的储能产品的需求。同时,电池企业在电池材料、工艺、结构等系统化方面的技术创新能力逐渐显现,这也导致了可靠、安全且高性能的电池技术和产品不断地被引入储能领域。
电池端的创新功不可没,它对于协鑫集团跨越6MWh容量门槛的助力是显而易见的。协鑫集团的举措也直接证明了这一点。
根据了解,协鑫集团推出的6MWh大容量储能集成产品"鑫宇+"采用了蜂巢能源的储能电芯,这款电芯名为325Ah储能专用短刀电芯,是蜂巢能源今年重点开发的产品。
与此同时,协鑫集团和蜂巢能源宣布达成战略合作,将共同开发储能型短刀叠片电芯。协鑫集团的新品"鑫+"系列储能系统产品将搭载蜂巢能源的325Ah储能电芯。
6MWh储能容量,电芯是如何做到的?
从电力领域的角度来看,当前单个储能项目正朝着GWh级别发展,这对储能电芯的容量提出了更高要求,包括更大容量、更高安全性和更长寿命等。
标准的20尺单舱容量从3.5MWh提升到目前的5MWh,并最新升级至6MWh,这是在单个项目GWh规模趋势下进行的技术和产品迭代。
储能电芯容量的提升是储能系统容量提升的关键因素。今年以来,为满足5MWh单舱容量需求,各电池企业纷纷推出容量在310Ah以上的大容量储能电芯。
蜂巢能源积极响应储能系统市场的大容量趋势,针对电力储能、大型工商业储能等领域的GWh级储能应用需求,推出了325Ah储能专用短刀电芯。该电芯在能量密度、安全性能和成本方面都具备明显优势,单颗电芯可实现"一度电"的储存。
作为针对电力和工商业领域开发的短刀储能电芯,325Ah电芯采用了具有长寿命的正负极材料,并对材料粒度和电荷分布进行了优化,减少了劣化现象。电芯表面采用优化的包覆技术,提高了表面稳定性并降低了阻抗。长寿命电解液的使用和电解液组分的调控改善了膜的稳定性和再生修复能力,从而大幅提高了电芯的循环寿命和使用寿命。此外,应用了石墨颗粒表面调控技术,减少了表面副反应,并设计了石墨晶体结构,提高了电芯的本征稳定性。
蜂巢能源针对储能系统的集成层面采用了L形短刀叠片结构的325Ah储能电芯,这种设计颠覆了传统的VDA电芯结构,并明显提高了成组效率。这一点可以从与协鑫集团合作的产品中得到证实。根据协鑫的介绍,他们基于蜂巢能源325Ah储能电芯设计的系统集成产品,成组效率比传统产品提升了30%,电气接头减少了50%,单个PACK的容量达到了200kWh。基于这个200kWh的PACK为基础,标准的20尺单舱容量可以实现6MWh的储能容量。
蜂巢能源表示,未来公司将基于325Ah电芯的升级版本,追求能量密度和安全性的极致。公司正在开发一种储能专用短刀电芯,适用于20尺集装箱,并能够满足6.5MWh以上的储能容量要求。通过高度集成的C-R设计,该电芯的系统能量密度提升超过30%,簇级零部件数量减少了55%,簇级成组成本节省了28%。
大容量储能电芯安全,蜂巢能源新解法
面对电力和工商业储能等应用领域的需求,开发大容量磷酸铁锂储能电池已成为许多企业开发储能产品的主要方向。然而,需要注意的是,今年5月,在中国科学院主办的第四届新能源汽车及动力电池(CIBF2023深圳)国际交流会上,中国科学院院士欧阳明高指出,随着电池单元的充电状态(SOC)增加,大容量磷酸铁锂电池产生热失控时产生的氢气比例增加,其燃爆指数是三元电池的两倍。目前,大量企业涌入大容量电池市场竞争,其中部分厂家以低价占据市场份额,这也导致低安全性的产品进入市场,对行业发展造成了潜在的风险隐患。
为了解决储能专用电芯大容量时可能存在的安全隐患,蜂巢能源采取了突破性的创新。他们针对传统VDA电芯存在的问题,如高内阻、极片褶皱变形对安全性的影响以及电芯的厚度和散热问题,从底层结构进行了设计和开发。蜂巢能源摒弃了传统的VDA尺寸下储能产品的形态,采用了长薄化电芯结构和叠片工艺。
通过采用这种设计,短刀储能电芯具有长而薄的特点,并具有较大的表面散热面积,有效提高了储能电芯和系统的安全性。此外,通过优化温度控制,还可以提高整个储能系统在整个生命周期内的循环效率,提高了10%以上的性能。
这些创新举措使蜂巢能源能够在储能领域为大容量电池带来更高的安全性和性能。
从系统层面来看,蜂巢能源采用了短刀电芯设计,使电池更加薄型化,拥有更大的表面积并具备更好的散热性能。此外,蜂巢能源的产品团队对短刀电芯的极柱、极耳和连接件的过流能力进行了仿真最优化。相较于传统的磷酸铁锂280Ah电芯,325Ah短刀电芯的温度分布对热管理更加友好。
这些改进措施使得蜂巢能源的储能系统在短刀电芯的引入下,薄型化更加显著,同时具备更大的表面积和更好的散热性能。此外,通过优化短刀电芯的极柱、极耳和连接件的过流能力,并与传统磷酸铁锂电芯相比较,短刀电芯的温度分布对于热管理也更加有益。
这些改进措施提高了蜂巢能源储能系统的性能和可靠性,并使其在大容量储能应用中拥有更好的热管理性能。
储能电芯降本背后的技术角力
对于储能行业而言,其特点在于价值(利润)主要来源于应用场景。因此,储能电池企业在产品设计和技术开发中的关键是如何在应用场景中持续为客户创造和实现价值。为了解决这一问题,储能电芯需要具备高安全性、高一致性和超长循环寿命。
这意味着储能电池企业需要致力于开发具有卓越安全性能的电芯,并确保其具备高度一致性,以保障安全稳定的运行。此外,为了持续创造价值,储能电芯的循环寿命也需超出预期,以满足长期可靠的应用需求。
通过专注于安全性、一致性和循环寿命的提升,储能电池企业能够为客户持续创造价值,并在应用场景中实现其潜力。这种持续的价值创造和实现是储能电池企业产品设计和技术开发的核心目标。
当下,在储能领域,储能系统的报价已经大幅下降,甚至低至0.75元/Wh左右。随着成千上万家企业进入储能市场,市场竞争变得非常激烈。在这样的市场环境下,如果想要通过高性价比的储能电芯参与竞争,就需要电池企业具备卓越的产品设计、开发和制造能力。
企业的产品设计与开发能力,决定了其能否打造出高性价比的储能电芯,从而在市场竞争中脱颖而出。此外,制造能力也是至关重要的,要能够以高效、稳定的生产方式满足市场需求。
在这个激烈竞争的储能市场中,只有具备出色的产品设计、开发和制造能力的电池企业,才能以高性价比的储能电芯参与市场竞争,并取得成功。因此,产品的竞争力在很大程度上取决于电池企业的实力和能力。
就储能电芯的开发和制造而言,蜂巢能源采用了独特的短刀电芯设计结合飞叠工艺和极限制造的方法,全面提高了储能电芯的成本竞争力。
据了解,蜂巢能源的叠片工艺已经经过三代迭代,其效率达到了每片0.125秒。通过结合极片热复合和多片叠技术,单片效率提升了200%。这不仅显著降低了投资成本,每GWh的投资节省了53%,而且设备单位占地面积也减少了45%以上。这种技术创新大幅度降低了厂房建设成本、能耗成本和人力成本。
通过这些技术创新,蜂巢能源能够以更高效的方式开发和制造储能电芯,不仅提高了生产效率,而且降低了成本。这种创新方法为储能行业带来了更高的竞争力,同时也推动了储能技术的进步,实现了储能电芯成本的竞争力提升。
此外,蜂巢能源的飞叠技术还能完全复合极片与隔膜,从而确保正负极反应界面的一致性,提高了界面的稳定性,使得储能电芯的循环寿命可达12000次。这进一步延长了储能项目的使用年限,从而带来了更多的经济效益。
通过采用长薄化短刀电芯设计,蜂巢能源的储能电芯在储能系统成组效率、零部件节约以及热管理方面展现出了明显的优势。例如,采用325Ah储能电芯的液冷储能柜相比于目前主流的280Ah液冷储能柜,系统能量密度可以提升30%,同时簇级零部件数量减少了55%,簇级成组成本降低了28%。
这些数据表明,蜂巢能源的储能电芯在储能系统的设计方面取得了显著的优势,能够提高能量密度和降低成本。通过采用这些创新技术,蜂巢能源能够为储能项目带来更长的使用寿命,并产生更多的经济效益。
在应用领域,由于采用了325Ah的大容量电芯,蜂巢能源的储能系统可以配备5MWh和6MWh的储能单舱容量,从而实现了对储能项目投资和土地使用成本的节约。
蜂巢能源的飞叠短刀325Ah储能电芯于10月25日在成都基地下线,这一里程碑标志着蜂巢能源在推动储能系统的全域短刀化方面迈出了重要的一步。令人鼓舞的是,产品在11月1日就已与协鑫集团等光伏行业龙头企业进行了配套合作,这彰显了325Ah储能短刀电芯在竞争中的强大竞争力。据了解,除了协鑫,四川能投、四川智慧绿动、苏州中鑫新能源等多家企业也与蜂巢能源签署了储能项目合作协议。显然,蜂巢能源的325Ah储能电芯将成为电力和工商业储能项目领域的重要标杆。
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