蜂巢能源储能大电芯“叠”领未来技术迭代加速产业升级

  日期：2024-11-13 作者: 安博体育在线

  2024年，储能产业陷入新一轮产业周期“魔咒”中，全产业链陷入价格“肉搏战”。

  如何度过“寒冬”，穿越产业阶段性周期？增强企业的核心竞争力、加快产品的创新迭代步伐，丰富储能应用场景是关键。

  在电芯技术领域，面向大容量、高功率化的竞争愈发激烈，下一代500Ah+大容量电芯的研发、量产和应用成为各大储能电池企业和系统集成企业比拼的焦点。

  伴随530Ah、560Ah、580Ah 、628Ah、 770Ah等大容量储能电芯产品层出不穷，下一代储能电芯关键技术工艺之争风云渐起。大容量储能电芯的创新迭代，在降低度电成本、加速储能市场情景应用多元化的同时，也带来了安全风险隐患和技术难题。大容量储能电芯的设计制造涉及到设计、材料、工艺、制作的完整过程等多个环节的精确把控，在这其中设计和工艺的选择尤为重要。

  但无论哪种工艺路线，高安全、低成本及长寿命仍是大容量储能电芯量产技术工艺路线一定要遵循的三大底层逻辑。

  “储能行业正在加快速度进行发展，对于电芯的安全性、寿命和成本要求慢慢的升高。大容量电芯，特别是采用叠片技术的电芯，可以在满足这些要求的同时，提供更高效的能量存储和转换。”蜂巢能源董事长杨红新坚定认为，储能锂电池的未来一定是叠片。

  高工产研（GGII）调研发现，叠片电池在理论上具有更高的体积单位体积内的包含的能量上限、更稳定的内部结构和更长循环寿命等优点。

  高工储能在近期的巡回调研中也了解到，叠片工艺与大容量储能电芯生产的基本工艺的匹配度更高，但此前叠片工艺存在设备投资所需成本高、良率低、生产效率不足、工艺难度大等短板。

  而随着蜂巢能源L500系列325Ah、350Ah短刀热复合飞叠储能电芯大批量生产，叠片电池技术的低生产效率、高成本问题正在得到根本性解决。

  技术迭代和产品升级固然能造福下游应用端，但是在当下储能行业严重内卷的大趋势下，储能电芯已经卷向了比参数、赛价格。厂商容易陷入为了卷而卷的漩涡里，卷赢同行胜过了产品应用本身，南辕北辙。此外，还容易陷入同质化境地。

  多位业内资深的人表示，储能电芯作为系统核心部件，本质上还是要回归产品思维，把握市场需求，提升安全性和寿命，逐步降低成本将是着力的焦点。

  在这样的大背景下，储能电芯向更大容量和更长循环寿命的迭进慢慢的变成了行业的共识。

  “储能行业内卷严重，发布的系统能量从5MWh向6MWh甚至更大演进，储能电芯从280Ah到314Ah再到更大的500Ah+，蜂巢能源也有350Ah和下一代770Ah大容量的储能电芯，大家都在朝这个方向走。”杨红新告诉高工储能。

  电芯走向大容量，其底层逻辑首先在于降本的需求。大容量电芯较以往的280Ah电芯和314Ah电芯，其内部的连接件和结构件等大幅度减少，同时大容量电芯在同规格尺寸的集装箱下，可以多集成更多的电量，逐步降低了成本。

  2023年下半年以来，国内头部储能电芯企业已经纷纷发布或量产了其下一代大容量储能电芯。推出的下一代大容量储能电芯的创新也都围绕着长循环寿命、高安全性和超低成本等方面。

  据高工储能不完全统计，目前，布局大容量储能电池的企业及产品有：蜂巢能源770Ah大容量储能短刀电芯、宁德时代、天合储能530Ah，亿纬锂能560Ah、628Ah，雄韬股份580Ah，海辰储能MIC系列、南都电源690Ah储能电芯，天弋能源630Ah长时储能电芯等。

  与之配套的是，系统集成企业基于下一代大容量电芯推出的6MWh集装箱储能产品，更有企业将20尺储能系统带电量刷新至8MWh。

  除了容量提高所带来的降本增效，下一代大容量储能电池的优势，主要的突破在于循环寿命的提升，实现了“光储同寿”，而锂电池“万次”循环是保障储能装置与光伏电站同频使用的门槛。

  储能电芯容量的提升，始终绕不开安全问题。由于大容量电芯体积和单位体积内的包含的能量的增加，导致其内部温度难以均匀分布，散热等安全问题更突出。此外，大容量电池在高温循环衰降中，由于界面副反应的存在，电解液在正负极的界面持续分解，导致活性锂的损失和锂离子电池阻抗增加，对于电芯寿命也带来了影响。

  这也意味着大容量储能电芯对于产品设计和量产过程中技术工艺的选择尤为重要。

  目前储能主流电芯方案仍以方形路线为主。而方形电芯的电芯装配工艺主要有叠片电池和卷绕电池两类。卷绕工艺发展时间长，成本低、效率和良率高、产业配套成熟是其核心优势，但随着电芯容量不断的提高，传统卷绕电池的劣势越发凸显，卷绕电池对电池供应商极限制造的要求将快速提升，大容量电池和卷绕工艺的兼容难度陡然增加。

  伴随大容量电芯逐渐走热，叠片工艺也逐渐显现出其优势，在技术上更匹配大容量电芯，有望在500Ah+电芯领域加速渗透。

  据不完全统计，蜂巢能源、宁德时代、比亚迪、南都电源、派能科技、亿纬锂能等多家主流厂商在大容量电芯上采用了叠片工艺。

  高工储能调研获悉，目前储能对于电池安全和寿命要求更高，储能电芯的发展的新趋势是向大而生，单个电芯容量变大有两种模式，一种是加厚，另一种是变长。但电芯厚度到某些特定的程度之后，发生热失控的概率会极大的提升，传统卷绕工艺的卷针长度过长，可能会造成抽芯良率低，对齐度不佳。

  一直坚持叠片工艺并且持续迭代的蜂巢能源，无疑在下一代大容量储能电芯竞夺中占得先机。

  在蜂巢能源看来，对于大容量储能电芯，卷绕工艺制程中易出现极片褶皱、黑斑、析锂等影响电芯安全问题。叠片电芯极片则为裁切后极片多片堆叠，界面问题更少。

  此外电芯单体容量越高，单个极片面积越大。在极片表面缺陷率一致的前提下，由于卷绕结构的单张极片面积较大，会带来更大报废率。储能电芯厚度，层数更多，卷绕为多极耳变间距，难于控制，极耳错位不良报废多，叠片为固定极耳间距多片堆叠，极耳错位概率更低。

  “储能行业正在加快速度进行发展，对于电芯的安全性、寿命和成本要求慢慢的升高。大容量电芯，特别是采用叠片技术的电芯，可以在满足以上要求的同时，提供更高效的能量存储和转换。”杨红新坦言，储能锂电池的未来一定是叠片，是蜂巢能源从电芯成本、安全、系统成组率、工艺等多个角度分析出来的然后坚决选定的路线。

  此前，蜂巢能源成都基地一期储能电芯项目正式投产。目前主要生产L500系列短刀热复合飞叠储能电芯，其中325Ah、350Ah的短刀热复合飞叠储能电芯已经大批量生产，这也是行业首个量产的短刀热复合飞叠大容量储能电芯，下一代770Ah超大容量储能电芯将在明年Q2量产。

  据高工储能调研了解，蜂巢能源热复合飞叠技术是蜂巢能源在动力短刀电池成功的基础上衍生而来的。在安全、长寿命、快充等核心参数不仅优于卷绕工艺，对比行业其他叠片技术，仍然拥有很明显的优势。

  蜂巢能源储能总经理高春鹏告诉高工储能，蜂巢能源短刀热复合飞叠电芯能够使用CTR的形式，单20尺集装箱的容量能做的更大，采用蜂巢能源350Ah短刀叠片电芯的20尺集装箱储能系统容量能做到6.9MWh+。在同体积情况下，容量越大，系统BOM越低，场站安装成本越低和占地面积越低，可以大幅度降低下游应用客户的初始投资。

  在安全性方面，传统卷绕电芯的卷绕速度和张力控制较为复杂和不可控，放电过程中极组的圆角膨胀应力不均。长循环使用下，卷绕结构很容易产生极片褶皱，因此导致负极片析锂等安全问题。而叠片工艺则无此问题。

  此外，蜂巢能源短刀热复合飞叠电芯内部应力更好，叠加其最新的产品通过补锂技术，循环寿命更长超过15000次，安全性保持不变，可靠的超长常规使用的寿命，为用户来来更高的收益。

  最值得注意的是，蜂巢能源通过独有的飞叠热复合设备、工序集成、效率提升等创新举措攻克了传统叠片制造工艺在生产制造效率上落后于卷绕工艺的难题，大幅度降低了成本，缩短了产线面积，提升了产品的良率。

  目前，蜂巢能源短刀热复合飞叠电池已经签约供货多家头部储能系统企业，为应用端提供了更安全、更长寿命、性价比更高的储能产品，为用户带来更多的收益和安全保障。

  从历史上看，能够长期领先的企业，都需要在“技术创新”和“规模化”之间寻求平衡，下一代大容量储能电芯已经找到了走“平衡木”的最佳工艺。