6MWh时代开启!大容量储能电芯再迎新突破

在市场需求倒逼和技术驱动下,储能电池领域的技术“内卷”正在加速。

今年年初,标准20尺单舱容量普遍还停留在3.35MWh。进入下半年,宁德时代、亿纬锂能、瑞浦兰钧、远景动力、鹏辉能源、欣旺达等多家头部电池企业,纷纷推出单颗容量在310+Ah的电芯,20尺单舱电量进入5MWh时代。

然而,进入四季度,已经有企业开始向20尺单舱6MWh发起了挑战。

(文章来源 公众号:电池中国 ID:cbea_battery 作者:闫志刚)

11月1日,协鑫集团对外发布了储能系统新品——“鑫+”系列。其中,其“鑫宇+”大储集成产品面对电站级应用场景,以200kWh大PACK为主设计单元,单标准20尺集成舱可实现储能容量达到6MWh。

头部企业的产品动作往往极具风向意义。此前,阳光电源提出储能电芯314Ah容量参考,该电芯可以实现20尺集成舱容量迈入5MWh;作为同是光伏领域头部企业的协鑫集团,此次率先开启6MWh,相信也会引领电池、储能系统集成商的新一轮技术较量。

储能系统集成容量和效率的快速迭代,一方面是在储能应用场景快速市场化的背景下,应用端对高集成、高效率、低投资和运营成本储能产品的追求;另一方面则是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开始显现,更加可靠、安全和高性能的电池技术和产品开始持续导入储能端。

助力协鑫跨入6MWh门槛,电池端的创新可谓功不可没,协鑫集团也直接证实了这一点。

“除了材料,电芯的核心是结构和工艺,储能需要大容量、长循环、高安全、高能效电芯结构,我们联合合作伙伴推出了高效叠片短刀储能电芯,具备大于10000次的循环,大于95%的能量效率,单体容量325Ah,最大容量可达350Ah。”协鑫集团相关负责人透露,这种短刀储能电芯可以提供良好的散热性能,实现了100%不起火;同时叠片结构相比卷绕结构,能量密度、循环性能以及动态响应性能都有了明显提高和改善。

据了解,协鑫集团6MWh大储集成产品“鑫宇+”,搭载的储能电芯来自蜂巢能源,是蜂巢能源今年重点开发的储能专用电芯——325Ah储能专用短刀电芯。

同日,协鑫集团与蜂巢能源就储能型短刀叠片电芯达成战略合作,协鑫集团新品“鑫+”系列储能系统产品将使用蜂巢能源325Ah储能电芯。

6MWh储能容量,电芯是如何做到的?

从电力场景来看,目前单个储能项目正进入GWh时代,储能电站对于储能电芯的容量提出了更高要求,比如更大容量、更加安全、更长寿命等。

标准20尺单舱容量从3.5MWh提升到目前的5MWh,再到最新的6MWh,正是在单个项目GWh规模趋势下的技术和产品迭代趋势。

储能电芯容量的提升是储能系统容量提升的关键。今年以来,为满足5MWh单舱容量需求,各家电池企业纷纷推出容量在310Ah+的大容量储能电芯。

蜂巢能源顺应目前储能系统市场大容量趋势,面向电力储能、大型工商业储能等领域GWh级储能应用需求,在业界推出325Ah储能专用短刀电芯,该电芯实现单颗电芯达到“一度电”,在能量密度、安全性能和成本方面均有明显优势。

作为蜂巢能源针对电力、工商业领域正向开发的短刀储能电芯,325Ah电芯采用长寿命正负极,大幅优化材料粒度控制及电荷分布均匀性,减少劣化;采用表面包覆优化技术,提高表面稳定性同时降低阻抗;采用长寿命电解液,电解液组分调控,改善成膜稳定性及再生修复,大幅提升电芯循环及日历寿命;应用了石墨颗粒表面调控技术,减少表面副反应,以及石墨晶体结构设计,提高本征稳定性。

储能系统集成层面,蜂巢能源325Ah短刀储能电芯采用L形短刀叠片结构,颠覆传统VDA电芯结构设计,在成组效率上也有明显提升。这一点通过协鑫集团合作的产品可以看出。据协鑫介绍,其基于蜂巢能源325Ah储能电芯设计的系统集成产品,成组效率较传统产品提升30%,电气接头减少50%,单PACK容量达200kWh。而基于200kWh的PACK为基础,标准20尺单舱容量可实现储能容量达6MWh。

据蜂巢能源介绍,未来公司将基于325Ah的升级版本,在能量密度、安全性方向追求极致,公司正在开发20尺集装箱下满足6.5MWh+的储能专用短刀电芯,通过C-R高度集成设计,实现系统能量密度提升超过30%、簇级零部件数量减少55%、簇级成组成本节省28%。

大容量储能电芯安全,蜂巢能源新解法

基于电力、工商业储能等应用场景需求,开发大容量磷酸铁锂储能电池,已经成为多数企业开发储能产品的主要方向。值得注意的是,今年5月,中国科学院院士欧阳明高在电池中国举办的第四届新能源汽车及动力电池(CIBF2023深圳)国际交流会上指出,随着SOC(电池单元的充电状态)的增加,大容量磷酸铁锂电池热失控产生的氢气比例升高,燃爆指数是三元电池的两倍。当前,众多玩家涌入大容量电池赛道,且部分厂家以低价占领市场,也使得低安全产品进入市场,对行业发展造成潜在隐患。

针对储能专用电芯大容量安全隐患,蜂巢能源突破传统VDA电芯内阻高、极片褶皱变形影响安全,以及电芯厚、散热差,形成系统后热量难以管理的桎梏,公司从底层结构进行设计开发,打破行业传统VDA尺寸下储能产品形态,采用长薄化电芯结构和叠片工艺。基于此设计,短刀储能电芯的长、薄、大面散热,可以有效提升储能电芯、系统的安全性,同时叠加温度控制优化,还可带来全生命周期循环提升10%以上。

从系统层面来看,得益于短刀电芯设计的电池更薄,比表面积大、散热性更好;同时蜂巢能源产品团队对短刀电芯极柱、极耳、连接件过流能力进行仿真最优化,和传统磷酸铁锂280Ah电芯相比,325Ah短刀电芯的温度分布对热管理也更加友好。

储能电芯降本背后的技术角力

对于储能产业来说,其特点是价值(利润)产生在应用端。如何在应用场景上为客户持续创造和实现价值,是储能电池企业产品设计和技术开发的重点。解决这个问题,就需要储能电芯具备高安全、高一致性和超长循环寿命。

当然,现阶段来看储能系统报价已经较年初腰斩,报价低至0.75元/Wh左右,随着数万家企业涌入储能赛道,市场厮杀非常激烈,如果通过高性价比的储能电芯参与市场竞争,则取决于电池企业的产品设计、开发、制造能力。

在储能电芯开发和制造上,蜂巢能源通过短刀电芯设计+飞叠工艺+极限制造,全面赋能储能电芯成本竞争力的提升。

据了解,目前蜂巢叠片工艺已迭代到第三代,效率达到0.125s/片,结合极片热复合+多片叠技术,单片效率提升200%,每GWh投资节省53%,设备单位占地节省45%以上,可大幅度降低厂房建设成本、能耗成本以及人工成本。

此外,蜂巢能源飞叠技术还可实现极片与隔膜完全复合,保证了正负极反应界面的一致性,界面稳定性更优,循环寿命可达12000次,进一步延长了储能项目使用年限,进而可产生更多的经济效益。

可以看出,通过长薄化短刀电芯设计,蜂巢能源储能电芯储能系统成组效率、零部件节约和热管理方面已经凸显优势,如搭载325Ah储能电芯的液冷储能柜,相较于目前主流的280Ah液冷储能柜,系统能量密度可以提升30%,簇级零部件数量减少55%,簇级成组成本降低28%。

在制造层面,蜂巢能源基于飞叠工艺,一方面可大幅提升制造效率和能力,从制造端降本;另一方面可延长电池循环寿命,从应用端持续为储能客户创造经济效益。

在应用端,得益于325Ah大容量电芯,系统可以匹配5MWh、6MWh的储能单舱容量,可以节省储能项目的投资和土地使用成本。

10月25日,蜂巢能源飞叠短刀325Ah储能电芯在成都基地下线,标志着蜂巢能源凭借“短刀+飞叠”优势,在推动储能全域短刀化上迈出了实质性的一步。11月1日,该产品就已经配套协鑫集团等光伏头部企业,也足可见325Ah储能短刀电芯强劲的竞争能力。据电池中国了解,目前除了协鑫,四川能投、四川智慧绿动、苏州中鑫新能源等多家企业,也分别与蜂巢能源签署了储能项目合作协议。显然,蜂巢能源325Ah储能电芯,未来将是电力、工商业储能项目领域的一个重要标杆。

原标题:6MWh时代开启,大容量储能电芯再迎新突破

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