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儲能電芯安全“升維”
日期:2022-07-29   [復制鏈接]
責任編輯:yutianyang_tsj 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
近日的世界動力電池大會,廣汽集團董事長曾慶洪一句“車企都在為寧德時代打工”引發(fā)行業(yè)熱議。但過高鋰價不僅成為電動汽車行業(yè)的“攔路虎”,更反噬了儲能行業(yè)發(fā)展。

“儲能的賽道應(yīng)該是一條獨立大賽道。”這是知名儲能電芯廠商海辰儲能總經(jīng)理王鵬程的判斷。儲能專用鋰電池則需要面對傳統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻技術(shù)的成本競爭,儲能電站的規(guī)模動輒百兆瓦級別以上甚至吉瓦級別,因此除了安全,儲能電芯對成本更加敏感。

“更高安全”“更長壽命”“更低成本”成為儲能行業(yè)發(fā)展過程中的硬性要求。

緊抓機遇 動力電池紛紛擴“儲”

在國內(nèi)外巨大需求缺口的帶動之下,儲能行業(yè)規(guī)模擴張高歌猛進。

國內(nèi)電池巨頭們聞風而動,紛紛入局電化學儲能領(lǐng)域以搶占先機。身為行業(yè)巨頭的寧德時代,和其他各路動力行業(yè)玩家如比亞迪、億緯鋰能、贛鋒鋰業(yè)、國軒高科等廠商也都紛紛切入儲能業(yè)務(wù)。

根據(jù)寧德時代公布的2021年財報顯示,去年寧德時代儲能系統(tǒng)為其貢獻的營收,就達到了154.57億元,同比增長了601.01%,成為其“第二增長極”,而儲能電芯出貨占據(jù)了重要位置。

寧德時代所以能夠在儲能領(lǐng)域快速領(lǐng)先,與其在該領(lǐng)域的長線布局有很大關(guān)系。

寧德時代早在創(chuàng)立之初,就已經(jīng)開始布局儲能業(yè)務(wù)了,此后依托其在動力電池領(lǐng)域積累的豐富行業(yè)經(jīng)驗,其通過將具備相通性的動力電池性能加以改進、優(yōu)化,并結(jié)合儲能電池市場的特點推出了全方位的產(chǎn)品技術(shù)解決方案。

其產(chǎn)品體系囊括了電芯、模組、電池系統(tǒng)等,并基于化學安全、高壓安全、機械安全、功能安全等方面提供全方位的安全系統(tǒng)設(shè)計。

目前市面上常規(guī)的磷酸鐵鋰電池平臺循環(huán)壽命只有3000-6000次,極大地限制了儲能電池服役時間。而寧德時代經(jīng)過多年研究之后成功將磷酸鐵鋰電池的壽命延長到了12000次循環(huán),遠超當前市場的平均水平。

依靠這些過硬的技術(shù)和產(chǎn)品體系,寧德時代很快在國內(nèi)儲能行業(yè)爆發(fā)之后迎來了高速增長。

同樣,借助其先進的技術(shù)和項目經(jīng)驗,億緯鋰能、比亞迪、國軒高科等得以在儲能行業(yè)中占據(jù)優(yōu)勢。

儲能電芯安全要求更高 280Ah鐵鋰路線受追捧

儲能電芯幾乎決定了儲能行業(yè)的發(fā)展命脈。因此生產(chǎn)儲能專用電芯的廠家也相繼冒頭,且大動作頻頻,成為儲能行業(yè)耀眼的“風景線”。

聚焦儲能獨立賽道的企業(yè)主要有海辰儲能、瑞浦蘭鈞、鵬輝能源、昆宇新能源,還有比如專門做海外戶用儲能電芯的派能科技,都迅速成為儲能行業(yè)名副其實的“黑馬”。

由于儲能電站安全事故頻發(fā),儲能專用鋰電池對能量密度要求不高但安全性要求高。6月29日,國家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求(2022年版)(征求意見稿)》,其中提到了,中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池。這與儲能行業(yè)一直以來的選用磷酸鐵鋰路線不謀而合。

如何保證儲能電芯的可靠性,直接考驗著企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)制造流程把控。以海辰儲能的電芯為例,其通過設(shè)計可靠性和制造可靠性兩大方面,確保電芯的安全和產(chǎn)品質(zhì)量。

在對高安全的要求的同時,行業(yè)逐漸出現(xiàn)一陣的280Ah電芯潮。

盡管仍有行業(yè)人士對280Ah仍處在嘴上不服氣的狀態(tài),但事實上280Ah已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)流行模式。最近科陸電子采購的16GWh電芯全是280Ah大電芯。廈門海辰新能源、中創(chuàng)新航、楚能新能源、遠景動力等電芯廠商早已紛紛加碼擴產(chǎn)280Ah電芯。

今年6月份,廈門海辰新能源宣布在重慶投資130億元新建50GWh新一代儲能鋰電池生產(chǎn)基地,重點擴產(chǎn)280Ah等電力儲能應(yīng)用電池產(chǎn)品。

同月,楚能新能源發(fā)布了自主研發(fā)的電芯容量280Ah,單體電芯循環(huán)壽命超過一萬次的“楚能一號”鋰電池產(chǎn)品。產(chǎn)品應(yīng)用于儲能市場、動力市場,涵蓋電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)、公交、大巴、重卡、船舶等應(yīng)用領(lǐng)域。

在5月下旬中創(chuàng)新航發(fā)布船舶市場儲能產(chǎn)品中,也覆蓋280Ah等系列電芯和多款電池包。

此外,高工儲能獲悉,遠景動力280Ah 高功率儲能電芯也開始規(guī)模配套,該電芯循環(huán)壽命可達10000圈,通過超200項測試驗證,由遠景動力鄂爾多斯制造基地與無錫制造基地共同生產(chǎn),依托遠景科技集團在可再生能源、智能物聯(lián)網(wǎng)、碳管理、零碳產(chǎn)業(yè)園領(lǐng)域的創(chuàng)新科技,實現(xiàn)零碳生產(chǎn)。

電芯安全是業(yè)界一直關(guān)注的熱點


電芯安全是一個系統(tǒng)性工程。

從化學體系看,磷酸鐵鋰比三元體系高很多。可通過材料和化學體系設(shè)計,減少電芯循環(huán)過程中副反應(yīng)發(fā)生,實現(xiàn)電芯壽命可設(shè)計化,最終達成電芯長壽命。

從結(jié)構(gòu)設(shè)計看,不少廠家注重在結(jié)構(gòu)設(shè)計上同樣追求高可靠性。例如海辰儲能的防爆閥需要通過1500次呼吸循環(huán)測試,密封圈要在高溫蠕變實驗下保持化學穩(wěn)定性,保證電池在極端濫用情況下依然安全可靠。

在制造過程中,廠家們通過對關(guān)鍵工藝節(jié)點控制、環(huán)境控制、人員控制等實現(xiàn)產(chǎn)品的高度一致性,提高產(chǎn)品可靠性。在鋰電生產(chǎn)線中,導入了全新MES智能化系統(tǒng),制造過程全數(shù)據(jù)溯源;同時簡化工藝流程,配合現(xiàn)先進的制造設(shè)備,建立IATF16949管理體系,多維度保障產(chǎn)品的穩(wěn)定性、一致性。

海辰儲能表示,其推出的280Ah儲能電芯,循環(huán)壽命達10000次,達到行業(yè)先進技術(shù)水平。同時,電芯能量效率超95%。不僅在熱失控、過充電、短路、擠壓等安全測試表現(xiàn)優(yōu)異,280Ah儲能電芯還通過了嚴苛的針刺試驗,不起火、不爆炸甚至不冒煙。

據(jù)GGII分析,單體電芯大型化也為產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)帶來一定挑戰(zhàn)。首先是電芯體積和容量增大,導致電芯自身散熱性能變差,其次是電芯鼓脹問題相比過去的型號更加明顯。比如280Ah大電芯生產(chǎn)效率偏低,頭部企業(yè)產(chǎn)線效率在6~11PPM,遠低于50和100Ah電芯。

原標題:儲能電芯安全“升維”
 
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來源:高工鋰電網(wǎng)
 
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