以46系列為代表的大圓柱三元電池,正在乘用車市場(chǎng)攻城略地,開啟新一輪主流技術(shù)路線之爭。
而以磷酸鐵鋰材料為主的大圓柱電池,同樣在家用儲(chǔ)能市場(chǎng)展開洶涌攻勢(shì)。電池中國了解到,目前包括億緯鋰能、鵬輝能源、海辰儲(chǔ)能、中比新能源、時(shí)代聯(lián)合等電池企業(yè)陸續(xù)推出了針對(duì)家用儲(chǔ)能市場(chǎng)的大圓柱磷酸鐵鋰電池。
大圓柱磷酸鐵鋰電池受到家儲(chǔ)市場(chǎng)的青睞,一方面是得益于全極耳技術(shù)、制造工藝和材料體系優(yōu)化,使得大圓柱磷酸鐵鋰產(chǎn)品在成本、容量、性能、循環(huán)和安全方面優(yōu)勢(shì)凸顯;另一方面,自2021年以來,歐洲能源成本和電價(jià)持續(xù)攀升,疊加俄烏戰(zhàn)爭和海外大型停電事件,尤其是近年來極端天氣頻發(fā),使得能源供給難度增加,居民用電需求和用電成本大增,戶用儲(chǔ)能市場(chǎng)超預(yù)期爆發(fā)。有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),2022年全球?qū)⒂瓉響粲脙?chǔ)能爆發(fā)新階段,到2025年,全球家儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模為60.3GWh,年復(fù)合增長率高達(dá)55.9%。
家用儲(chǔ)能系統(tǒng)容量從3kWh~5kWh向5kWh~20kWh迭代,儲(chǔ)能系統(tǒng)的升級(jí)對(duì)電池容量、成本、功率和壽命也提出了要求。
業(yè)內(nèi)人士分析指出,在家用儲(chǔ)能市場(chǎng),對(duì)容量、便攜的需求不同,進(jìn)而對(duì)電芯靈活串并聯(lián)提出了更高要求,而圓柱電池的靈活成組優(yōu)勢(shì)得以突顯。
相較于傳統(tǒng)小圓柱電池,大圓柱電池尺寸增加,單體電池的容量更高,組成PACK后串并聯(lián)和結(jié)構(gòu)件減少,有利于降低成本,結(jié)合市場(chǎng)需求和技術(shù)迭代來看,大圓柱正成趨勢(shì)。
電池中國從知情人士處了解到,億緯鋰能針對(duì)家儲(chǔ)市場(chǎng),已推出40135系列大圓柱磷酸鐵鋰電池。
日前,鵬輝能源透露,其40135型號(hào)大圓柱磷酸鐵鋰電池已經(jīng)收到客戶訂單,該電池采用無(全)極耳結(jié)構(gòu)、磷酸鐵鋰低溫超導(dǎo)和全周期動(dòng)態(tài)均衡技術(shù),具備超強(qiáng)動(dòng)力、超長續(xù)航、寬溫程使用等特點(diǎn),該款電池適用于便攜儲(chǔ)能、戶用儲(chǔ)能以及電動(dòng)輕型車等領(lǐng)域。
近日,廈門海辰儲(chǔ)能也發(fā)布了針對(duì)戶用儲(chǔ)能場(chǎng)景的大圓柱電池,產(chǎn)品規(guī)格覆蓋46800-46300,單體容量從10Ah到50Ah不等,靈活適配性強(qiáng),可滿足多種戶用儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景定制化需求。
海辰儲(chǔ)能首席產(chǎn)品代表潘緯韜表示:“全球地緣政治摩擦加劇,使得能源供給難度增加,歐洲地區(qū)電價(jià)出現(xiàn)快速上漲,戶用儲(chǔ)能出現(xiàn)規(guī)?;谋l(fā)態(tài)勢(shì)。我們開發(fā)了46毫米大圓柱專用電池,比傳統(tǒng)的小圓柱電池在成本、靈活性、安全、壽命以及存儲(chǔ)一致性上都有大幅度的提升。”
此外,包括時(shí)代聯(lián)合、中比新能源、華立源和博力威等企業(yè)都在通過做大圓柱電芯尺寸,來降低成本,以滿足家用儲(chǔ)能電池應(yīng)用場(chǎng)景需求。
針對(duì)家用儲(chǔ)能市場(chǎng),電池企業(yè)相繼推出大圓柱磷酸鐵鋰電池,目前主要有以下特征和趨勢(shì):
1、大圓柱規(guī)格較多,尚未形成幾款主流型號(hào)
與三元大圓柱電池大多基于46系列不同,針對(duì)家用儲(chǔ)能市場(chǎng),目前各家企業(yè)生產(chǎn)的電芯產(chǎn)品規(guī)格和型號(hào)有所區(qū)別。
例如億緯鋰能、鵬輝能源的大圓柱電芯主要為40135型號(hào)(直徑40mm,高度135mm),海辰儲(chǔ)能則是基于46mm直徑,高度覆蓋80mm~300mm。另外有一些企業(yè)生產(chǎn)的家儲(chǔ)用大圓柱電芯從直徑26mm~60mm不等都有布局。
業(yè)內(nèi)人士分析指出,目前家儲(chǔ)大圓柱電池在直徑和高度上不同,一方面是產(chǎn)品處于早期階段,尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn);另一方面也與家儲(chǔ)產(chǎn)品特點(diǎn)有關(guān),目前家儲(chǔ)產(chǎn)品仍處于初步發(fā)展階段,產(chǎn)品規(guī)格和型號(hào)還未規(guī)范化,同時(shí)家儲(chǔ)定制化電芯需求也比較多,多家企業(yè)推出可定制化電芯設(shè)計(jì),目的是適配不同場(chǎng)景產(chǎn)品需求。
2、全極耳(多極耳)技術(shù)或成標(biāo)配,針對(duì)磷酸鐵鋰材料進(jìn)行優(yōu)化
“全極耳”技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高功率密度的重要環(huán)節(jié),它是將整個(gè)正負(fù)極集流體全部作為極耳,通過集流體與電池殼體或電池蓋板進(jìn)行全面積連接,可大幅降低電池內(nèi)阻和發(fā)熱量,從而解決高能量密度電芯的發(fā)熱問題,并提高充放電峰值功率。
目前乘用車用大圓柱電池普遍采用了多極耳或者全極耳方式,可以有效降低電池內(nèi)部歐姆阻抗,電池發(fā)熱減少,對(duì)連續(xù)充電、放電的倍率性能有很大的提升。
目前具備該技術(shù)的企業(yè)也把這一技術(shù)移植到針對(duì)家儲(chǔ)市場(chǎng)的大圓柱磷酸鐵鋰電池上來。比如億緯鋰能和鵬輝能源的40135大圓柱磷酸鐵鋰電池均采用了全極耳。
另外,針對(duì)極端天氣對(duì)電池本身的性能和安全的影響,研發(fā)儲(chǔ)能用電芯企業(yè)也采取了多種技術(shù)創(chuàng)新,提升大圓柱電池性能。
其中,鵬輝大圓柱電池采用磷酸鐵鋰低溫超導(dǎo)技術(shù),通過鐵鋰材料結(jié)構(gòu)突破、高性能電解液技術(shù)開發(fā)、正極高速導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、低阻抗極片結(jié)構(gòu)創(chuàng)新等技術(shù),可以讓電池實(shí)現(xiàn)-20℃低溫放電保持率91%,-20℃低溫充電不析鋰。
3、壽命瞄準(zhǔn)5000次門檻,向更高目標(biāo)突破
使用壽命作為儲(chǔ)能電池的關(guān)鍵指標(biāo),針對(duì)家用大圓柱儲(chǔ)能電池使用場(chǎng)景需求,傳統(tǒng)圓柱電池2000次循環(huán)壽命顯然無法滿足需求。
在大圓柱工藝和材料創(chuàng)新上,目前相關(guān)企業(yè)針對(duì)大圓柱儲(chǔ)能電池,已經(jīng)將循環(huán)壽命向5000次甚至更高次數(shù)瞄準(zhǔn),以實(shí)現(xiàn)家用儲(chǔ)能電池產(chǎn)品可滿足10年甚至更久的使用需求。
其中,在提升大圓柱電池循環(huán)壽命創(chuàng)新上,海辰儲(chǔ)能采用曲率張力耦合設(shè)計(jì)、GI系統(tǒng)設(shè)計(jì)、3D1nfil邊界設(shè)計(jì),為大圓柱電池提供了一個(gè)舒適的電化學(xué)反應(yīng)環(huán)境,以實(shí)現(xiàn)較長的循環(huán)壽命。
安全作為儲(chǔ)能電池最重要的性能要求,是大圓柱電池在生產(chǎn)中需要重點(diǎn)考慮的因素之一。而磷酸鐵鋰材料本身就具備比較高的安全性,且圓柱電池可以使用高強(qiáng)度鋼殼設(shè)計(jì),受極組膨脹影響形變小、抗沖擊、可靠性更高,是大圓柱電池安全的重要支撐。另外,鋼殼電池可以更好“圈”住卷芯,在制程以及使用過程中漏液概率更低,從而也更好地保護(hù)了電池安全性。材料+工藝+硬件的防護(hù),也使得大圓柱磷酸鐵鋰電池安全性更高,從而成為市場(chǎng)重要路線之一。
此外,就家儲(chǔ)電池應(yīng)用場(chǎng)景特點(diǎn),各家電池企業(yè)也針對(duì)性地進(jìn)行了一些主動(dòng)安全設(shè)計(jì),以實(shí)現(xiàn)更高的安全性。
圓柱電池作為最成熟的電池工藝路線,在制造效率、定制化生產(chǎn)和配組等方面的優(yōu)勢(shì)不言而喻。目前,多家電池企業(yè)針對(duì)家用儲(chǔ)能、便攜式儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景需求,開始重點(diǎn)布局大圓柱磷酸鐵鋰電池,應(yīng)該正是看到大圓柱電池在成本、一致性、安全、壽命和配組等方面的優(yōu)勢(shì),進(jìn)行的前瞻布局。未來,隨著產(chǎn)品在性價(jià)比、安全性和便攜性方面逐步被驗(yàn)證,預(yù)計(jì)會(huì)有更多企業(yè)參與進(jìn)來,大圓柱磷酸鐵鋰電池能否帶動(dòng)家用儲(chǔ)能電池供給端“變革”值得觀察。
原標(biāo)題:多家企業(yè)密集布局大圓柱儲(chǔ)能用磷酸鐵鋰電池