大容量电芯正在突破储能“界限”

当前的电化学储能，尤其是锂电池储能技术已进入新变革周期，大电芯、高电压、水冷/液冷等新产品新技术逐渐登上舞台，储能系统向大容量方向持续演进。  

大电芯在集中式储能领域优势明显：1）大电芯在pack端零部件使用量减少，拥有更大降本空间和更高的体积能量密度；2）相同系统电压下，大电芯更易获得高容量；3）串并联电芯减少，BMS数据采集与监控精度提升，安全性更有保障；4）使用大电芯在后端集成领域装配工艺简化度高，可节省土地基建、集装箱等方面成本投入。   南瑞继保储能行业总监缪楠林早在去年接受高工储能采访时就曾表示，由于电芯规格与产品设计深度耦合，从行业发展规律看，（电芯）会自然收敛到统一的规格。他认为，随着技术迭代，电芯容量可能会继续增加，但尺寸会逐渐走向固定。从集成商角度，也会逐渐要求市场的电芯规格走向统一。储能100人也指出，宁德时代推出新一代储能专用314Ah电芯，被行业视为一种“信号”。  

目前，包括280Ah在内的大电芯已成为国内集中式和工商业等用户侧储能系统的主流电芯选择，甚至包括华为等多家厂商还将280Ah电芯应用至户储产品。目前占据80%市场的280Ah储能电芯可以追溯至宁德时代，所以宁德时代在300Ah+容量的选择在业界看来，意义非凡。  

据高工储能不完全梳理，基于300Ah+储能电芯,市面上已经至少出现11款不同容量产品。其中314Ah储能电芯入局者高达7家。但314Ah储能电芯能否成为顶流？在业界看来，现在预测为时尚早。  

一名不具名业界人士指出，大容量电芯仍将落脚于安全和经济。未来，储能电芯的比拼仍将落脚于对储能电芯安全性难题的技术性突破和关键性降本。      

叠片将与卷绕“分庭抗礼”？

事实上，储能电池出货量连年攀升，不仅加速了容量的比拼，还加速了电池制造工艺的竞逐。  

全球范围看，储能电芯有软包、大圆柱和方形三大产品路线。中短期来看，集中式储能的主流电芯方案仍以方形路线为主。而方形电池的电芯装配工艺差异主要有叠片电池和卷绕电池两类。  

尽管，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，是目前储能大电芯生产的电芯制造主流工艺。在GGII实际调研中发现，随着电芯容量和尺寸不断提升，传统卷绕电池的劣势越发凸显。  

比如，卷绕在拐角部有弧度，不仅导致其空间利用率比叠片低（电池容量越大，空间浪费越明显），而且使得电池发生波浪状变形，波浪状变形会导致电池界面变差和电流分布不均，加速电池衰减；  

此外，卷绕电池极片弯折后涂层材料发生较大弯曲变形，容易诱发掉粉、毛刺等问题，加大电池内部短路和热失控风险。随着电芯容量持续扩大，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将陡然增加。  

而在电力储能的规模化推进过程中，280Ah及以上的大电芯逐渐受到业界追捧。伴随大电芯逐渐走热，叠片工艺也逐渐显现出其优势。据不完全统计，宁德时代、比亚迪、南都电源、派能科技、春兰等近10家电池企业采用叠片工艺。  

业界认为，叠片工艺可以更好的发挥大型电芯优势，其在安全性、能量密度、工艺控制等方面比卷绕占据优势。  

高工产业研究院（GGII）数据显示，2023H1方形叠片电池整体渗透率约为15%，广泛应用到户用储能、国内工商业储能和源网侧储能项目中。相较去年同期，渗透率上涨超2倍。  

叠片电池在理论上具有更高的体积能量密度上限、更稳定的内部结构和更长循环寿命等优点。  

总体看来，叠片工艺与大容量电池生产工艺的匹配度更高，但存在设备投资成本高、良率低、效率不足、工艺难度大等劣势。  

据GGII统计，叠片工艺在以下三点有较大的优势：  

1、叠片电池的极耳数量是卷绕的2倍，极耳数量的增加使得电子传输距离更短，电阻相比卷绕电池低10%-15%，产热更小，理论循环寿命更长，满足大规模储能对高安全性和超长循环寿命的要求；  

2、叠片电池在封装极片过程中不存在C角问题，能够充分利用壳体边角空间，提升体积和质量能量密度，有利于减少储能系统占地面积和土建支出；  

3、叠片不存在C角内应力不均衡问题，在长期电池循环使用中每层极片可保持界面相对平整，避免电流分布不均等问题，在中后期容量保持能力较优秀。   不过，由于叠片大电芯工艺发展时间较短、产业配套成熟度不够，存在设备效率较低、单GWh投资额较高、自动化生产良率不高等一系列劣势，这些劣势仍然是行业需要突破的难点。  

不过可以展望的是，随着叠片工艺的成熟、国产叠片机效率提升，叠片电池技术的低效率、高成本问题有望得到彻底解决。叠片工艺或与卷绕电池技术 “相互补充、相互竞争”态势将不断加剧。