储能电芯日新迭代： “卷”容量 “卷”循环“卷”制造“卷”尺寸
发布日期：2023/5/6
当前，中国已成为全球储能电池的主要供给地区，中国企业已经成为全球储能电池“中流砥柱”。
过去几年，全球储能电池的市场格局发生巨变，中国电池企业逐渐“击败”韩国系电池企业，一跃成为全球主要供给方。基于此发展趋势，预计未来两年，中国电池企业的出货量与海外品牌之间的差距持续拉大。
值得一提的是，行业参与者主要是动力电池厂，宁德时代、比亚迪处于领先地位，行业头部效应明显。储能电芯梯队正在加速形成，其中不乏新入场的成长性企业。比如瑞浦兰钧、海辰储能等均在储能赛道表现不俗。
除了加速卡位的全球竞争格局，电芯容量正从280Ah向300Ah甚至更高进行迭代。
从需求端来看，280Ah大容量电芯的渗透率已经超过一半。部分业主对300Ah大电芯的关注度快速上升，华能、中国能建等业主方在其最新储能电池招标中均要求单体容量不低于280Ah。高工储能获悉，海辰储能320Ah储能电芯、国轩高科300Ah储能电芯等已经相继获得订单。
从供给侧来看，国内已有海辰储能、天合储能、远景动力、鹏辉能源、瑞浦兰钧、海基新能源、亿纬锂能、楚能新能源、蜂巢智储、国轩高科、比亚迪等超10家电芯企业推出300Ah及以上电池产品。
此外，基于储能运用场景，储能电芯还在循环次数、尺寸、制造工艺等持续“拉锯”，基于储能运用场景的专用电池“呼之欲出”。
容量向上 量产比拼
亿纬储能自去年对外发布了560Ah储能电池---LF560K,电池容量为560Ah，两倍于LF280K，单电池能量达1.792kWh，被称为迄今为止容量最大的储能电芯。
亿纬储能相关人士表示，LF560K 是280Ah方形电芯常见尺寸的整整两倍，相当于两颗280Ah电芯横向并列放置，电芯单体重量达10.95kg。
除了亿纬锂能外，海辰储能、天合储能、远景动力、鹏辉能源、海基新能源、瑞浦兰钧、楚能新能源、蜂巢智储、国轩高科、比亚迪、南都电源等十余家电芯企业已经相继发布300Ah及以上容量电芯产品。
容量向上的同时，300Ah及以上容量电芯也陆续开启量产交付。国轩高科近日在2022年财报中透露，储能万次循环寿命 300Ah 电池已经实现量产。瑞浦兰钧320Ah储能电芯将于2023Q3量产；蜂巢智储325Ah储能电芯将在2023H2交付；南都电源305Ah储能电芯将在2023实现量产。
值得一提的是，远景动力已经过去两年里实现了305Ah储能电芯规模化量产交付，并于最近发布了315Ah储能电芯。“过去两年，远景动力的储能电芯已经在国内外市场完成从0到1的产品验证、市场验证、客户验证，从2023年开始，将进入更大规模的交付阶段。”远景动力储能销售负责人徐有斌介绍，预计2023年，储能电池的交付量将超过15GWh。
今年年初，亿纬锂能位于湖北荆门将量产LF560K储能“超级工厂”正式动工，年产能将达60GWh，斥资108亿元。此外，LF 560k超级工厂已在云南、青海等地建设，预计2024年Q2开启全球交付，计划于2025年实现储能电池100GWh产能规模。
而储能大容量电芯量产竞速外，众多厂商在电芯性能进行了突破。
远景动力315Ah产品在尺寸不变的基础上，较上一代产品能量密度提升了11%，实现“单颗电芯一度电”，同时循环寿命高达12000次，满足一天一次充放电25年安全可靠的运行要求。
海辰储能320Ah新一代电力储能专用电池，在电芯成本，系统成本，整箱标配等多维度上更适配电力储能市场应用发展模式。
鹏辉能源320Ah储能电芯，相较于前一代电芯产品，单体容量提升幅度14%，在同尺寸产品中系统能量提升14%，其循环寿命>8000次，使用寿命超20年。同时，在低温能力上表现优秀，可满足-40℃存储和-30℃放电。
天合储能306Ah储能电芯以“三减一补一智造”的创新技术，实现12000次循环寿命的突破。
高工产业研究院（GGII）认为，作为280Ah的首创者和领先者，截止2023Q1宁德时代尚未发布新的300Ah及以上容量电芯产品，某种意义上来说，300Ah+的产品是电芯友商用来与宁德时代差异化竞争的产品。
叠片/卷绕之争
叠片工艺在300Ah以及以上容量电芯加速渗透。例如，亿纬储能推出的LF560K叠片电芯；蜂巢智储推出了325Ah储能叠片电芯；海基新能源推出的375Ah大容量储能电芯采用叠片式卷绕工艺；南都电源305Ah储能电芯采用四卷芯叠片工艺。
据介绍，亿纬锂能3.0堆叠技术可实现0.2S/PCS的叠片速率，单台叠片设备产能1.3GWh。这使得后续储能电池超级工厂建设，单线产能达10GWh，工厂总产能40GWh。规模效益和技术创新推动降本，工厂单GWh投资额降低38%，能耗降低20%，人员投入减少30%。
基于储能产品在更安全、更长循环寿命、更稳定、更低全生命周期成本等方面的核心诉求，蜂巢能源325Ah储能电池正是凭借 “飞叠”技术，并基于短刀电芯结构打造的。
从技术分析来看，叠片技术全模切极耳数量变为两倍，可解决电子电导的集流问题叠片取代卷绕，单极片长度缩短100倍，电芯生产总良率提升3%。此外，叠片技术可实现系统简化，Pack零部件数量减少，生产效率提高，电池集成度提升。
不过，亦有众多采用卷绕工艺生产超300Ah容量电芯的厂商。鹏辉能源发布的320Ah卷绕工艺储能电芯，在电芯升级方向进行了突破。鹏辉能源透露其采用了独家电解液设计配方和工艺，有效降低成膜内阻，并实现极耳结构仿真优化，卷芯空间利用率提升1%。
可以预见的是，基于制造工艺，叠片、卷绕正在300Ah以上电芯形成竞争之势。
尺寸之论
值得一提的是，当前300Ah及以上容量储能电芯除了在容量、制造等实现差异外，尺寸上亦有参差。
一派是沿用280Ah尺寸。比如海辰储能发布的320Ah的电芯仍然沿用了其280Ah电芯的“71173”的尺寸。南都电源、远景动力、鹏辉能源推出的容量在280Ah至320Ah范围内的方形储能电芯的尺寸长宽高亦与该尺寸接近。
另一派则是自由尺寸。除了尺寸差异较大的比亚迪刀片电池外，不同的还有国轩高科的300Ah电芯、海基新能源推出的375Ah电芯。海基新能源公布的参数称，产品散热面积提升了106%，无需液冷设计，传统的强制风冷即可满足使用需求。
业内人士指出，电芯尺寸的统一是由市场竞争形成。例如动力系中大圆柱电池也并非一蹴而就的，之所以能形成21700和46系等电池尺寸是因为被市场所选择，通过市场竞争所形成的。
也有专家提出，尺寸不是由系统来定义，也不是又电芯厂来定义。假如某一款电芯搭载的系统能够做到成本降低显著，那么该尺寸必将成为主流。现如今的情况是，系统集成商为了不相上下的成本优势，向其他尺寸电芯变更的可能性不大。
亦有系统集成商表示，即便是280Ah与300Ah同尺寸，整个系统是需要重新设计的。
当前除了比亚迪刀片电池，利用自身系统搭载自身电芯产品，不对外售出储能电池外；其余绝大部分电芯厂家仍是以电芯出货为主要业务。
不过电芯厂家普遍反馈，使用300Ah及更大容量储能电芯，可使20尺液冷集装箱升级至5MWh+柜体，系统成本降低10%以上，同时5MWh+柜体可降低系统项目超10%的集装箱量。
经济性呼呼长循环
储能电池更长的循环寿命，就意味着更低的全生命周期度电成本。
数据显示，当储能电池循环寿命提升到10000次，储能成本将降至1000元/ kWh以下，扣除充放电损耗和折旧，度电成本将低于0.16元。显而易见的是，电池使用寿命的增加，可以带来储能系统在全生命周期度电成本的降低。
正是围绕于市场的核心需求点，储能电池企业都在加大投入开发循环寿命更长的电芯，不少企业已经开发出循环寿命10000次甚至12000次的储能电芯。比如海辰储能、远景动力、楚能新能源、天合储能和南都电源相继推出了12000次循环寿命的储能产品。
业内人士分析，储能若实现长循环18000次，一天两次循环的情况下可用25年，与光伏同寿命。比如亿纬锂能LF560K储能电芯，便致力于电芯和系统成本双降。亿纬锂能对外表示，LF560K配套储能电站后，运营成本较常规的抽水蓄能电站更低，可满足储能市场大规模、高经济性需求。
面向快速向前的储能产业，大幅提高电芯寿命已成为行业重要发展方向。
来源：高工储能
