浩博电池网讯:早期的时候,动力电池和储能电池是不分家的,共用同一款电池是常态,比如10多年前宁德时代曾经开发过一款80Ah磷酸铁锂电芯,既用于储能,也用于商用车(大巴和货车),是其发家的关键产品。
后来随着市场越来越细分,要求越来越高,动力电池和储能电池开始出现分化。动力电池追求高功率密度、高能量密度,对循环寿命没有那么苛刻,通常达到3000~4000次即可满足市场需求。而储能电池则对充放电倍率、能量密度等指标较为宽容,但是对循环寿命更为看重,为了达到10年左右的使用年限,通常要求循环寿命达到6000次以上。
在动力电池市场,尚有三元和铁锂之争,在储能电池市场,磷酸铁锂以其卓越的循环寿命和安全性,基本上是一统天下。
宁德时代在2020年首先推出了循环寿命超过6000次的280Ah大单体储能电芯,因为单体容量大,成组简单,非常匹配大储和工商储的应用场景,成为众多电芯企业模仿的对象,从而开启了储能电芯的280时代。
一时之间,各家电芯厂纷纷推出了自己的280Ah电芯,抢夺市场份额。当然也有特例,有些电芯厂坚持软包电芯或者刀片电芯的产品路线,有别于同质化的280Ah电芯,进行差异化市场竞争,比如比亚迪、蜂巢能源。
从280Ah到300Ah+大单体的进化
自2022年以来,各大厂家基于280电芯“71173”尺寸不断挖掘电芯潜能,演化出300Ah、305Ah、310Ah、314Ah、320Ah等不同容量规格的储能电芯,在尺寸不变的情况,不断增大单体容量,有效降低系统储能集成的成本(结构和电气成本可以下降5%以上)。
2023年开始,314Ah电芯逐步成为行业共识和发展方向,可以实现单体电芯的存储电量达到1kWh(3.2V*314Ah),一块电池一度电,这对于储能系统设计而言,更加易于精确计算,不会出现容量的冗余和浪费。
目前已有宁德时代、亿纬锂能、海辰储能、瑞浦兰钧、国轩高科、鹏辉能源、赣锋锂电、中创新航、欣旺达等数十家电芯企业相继发布314Ah储能电芯,但实际上达到量产状态的很少,除宁德时代在2023年开始批量交付314Ah电芯,其他厂家大多停留在小批量或准量产阶段,仍然有一些产品技术问题和生产工艺问题待解决,尚未向市场大批量供货。
在源网侧大储市场,314Ah储能电芯可以将20尺标准集装箱直流侧的容量从3.3MWh提升到5MWh,体积能量密度提升明显,成本下降幅度也非常可观,已经成为一个重要的方向。
在工商业储能市场,基于314Ah电芯,将直流侧电压提升到1500V,可以将单个储能柜的容量提升到418kWh,可以显著提升体积能量密度,一个储能柜可以代替原来的两个储能柜,更少占用宝贵的厂区/园区土地,深受用户欢迎。
另外一个明显的变化是家庭储能市场,针对大容量储能需求,已经出现采用280Ah电芯的户用储能电池包,单包容量可以做到15kWh上下,其成本显著低于传统的基于小容量电芯的电池包方案,具备很强的竞争优势,属于降维打击。
在不改变尺寸的情况下,电芯厂家仍然在挖掘280电芯的极限性能,比如瑞浦兰钧发布的问顶系列,电芯容量为345Ah,已通过UL9540A、UL1973、IEC62619、UN38.3等认证,将20尺储能集装箱电池仓的容量也提升到了6.9MWh,算是另辟蹊径。
相信在未来几年,仍然会有电芯厂家继续推出更大容量的280电芯。
专为大储而生的500Ah+超级大单体
在卷容量、卷价格的道路上,有些电芯厂家已经敏锐的发现了280电芯的先天不足,只有打破尺寸的限制,才能获得更大的单体容量,从而进一步降低单体电芯的成本和系统集成的成本。
小砖头不够,那就来个大砖头。
亿纬锂能是国内最早发布500Ah+储能电芯的厂家,其于2022年10月发布了“Mr.big”储能电芯,代号为LF560K的560Ah超大容量储能电池。2023年8月,亿纬锂能推出超大叠片的LF560K。其电芯容量可达628Ah,拥有2.009kWh超大能量,主要应用于大规模、4h及以上的风光配储、共享/独立储能等应用场景。
2023年5月,雄韬股份发布了580Ah储能电芯,单颗电芯带电量为1.856kWh,重量为11kg,循环寿命达到10000次。
海辰储能于2023年12月12日发布了全球首款长时储能专用电池MIC 1130Ah,将电池容量抬高至1130Ah,这也是目前公开的容量最大的储能专用电芯。
2024年4月,在第十二届北京储能国际峰会暨展览会上,南都电源发布了690Ah储能电芯、天弋能源发布了630Ah储能电芯,蜂巢能源发布了660Ah/710Ah储能电芯,争奇斗艳。
一时之间,储能电芯厂家不搞个500Ah+甚至600Ah+电芯,都不好意思出来见人了,仿佛这就是实力的象征,地位的象征。
当然,500Ah+大单体储能电芯确实具有明显的优势,特别适合针对大储市场的20尺集装箱,将单个集装箱的容量提高到6MWh+,在价格极度内卷的环境下,能够明显降低成本,让储能集成厂家不至于中了标之后赔本赚吆喝。
大有大的好处,在大规模储能、长时储能等应用场景下,大单体确实能够显著提升能量密度,降低系统集成的成本,提高储能的经济性,缩短回报周期。
针对超级大单体储能电芯,工艺路线已经有从卷绕向叠片发展的趋势,这样可以更充分的利用电芯内部的空间,减少“死区”。
不应被忽视的安全风险和隐患
中国科学院院士欧阳明高曾表示,300Ah+磷酸铁锂储能电芯在本征安全方面,实际是比较危险的。大容量电池像320Ah电池,内部温度可以达到700到900度,超过了磷酸铁锂正极分解的温度500度。此外随着电池单元充电状态的增加,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以上。
曾经认为磷酸铁锂电芯比三元电芯更加安全,但是随着单体容量的不断提升,电芯热失控所带来的爆燃和爆炸危险也极速增加。
为了提升储能系统的体积能量密度,往往要把每一寸空间都利用起来,电芯串并联数量非常之多,这也在客观上增加了发生安全事故的概率,以及事故发生后的处置难度。
2021年4月16日,北京丰台区南四环永外大红门西马厂甲14号院内的储能电站南区起火,随后发生爆炸,事故造成1人遇难、2名消防员牺牲、1名消防员受伤,火灾直接财产损失1660.81万元。
最近几年,国内外发生了多起储能安全事故,随着储能系统投运规模越来越大,如何从根本上解决大单体储能电芯的安全问题呢?
这是电芯厂家必须回答的问题,也是关乎行业健康发展的关键问题。
【责任编辑:孟瑾】
声明: 本网站所发布文章,均来自于互联网,不代表本站观点,如有侵权,请联系删除。
能量密度:125-160Wh/kg
充放电能力:5-10C(20-80%DOD)
温度范围:-40℃—65℃
自耗电:≤3%/月
过充电、过放电、针刺、 挤压、短路、
撞击、高温、枪击时电池不燃烧、爆炸。
动力电池循环寿命不低于2000次,
80%容量保持率;
电池管理系统可靠、稳定、适应性 强,
符合国军标要求。