大电芯的发展是近年来的一大突破点。例如,280Ah电芯的问世开启了锂电储能大电芯时代,各大厂商相继发布300Ah+大电芯。
更有甚者,部分厂商在2024年卷500Ah+电芯。例如,亿纬锂能将在今年Q2迎来560Ah的电芯交付、而628Ah也将在今年下半年量产。除此之外,蜂巢能源、雄韬股份、海辰储能的500Ah+量产和产能建设也已排上时间表。
毫无悬念,2024年将是储能电芯的巨变之年。容量的大跃进,将给储能系统尺寸、热管理和BMS管理等带来哪些连锁反应?下游厂商是否能接受储能系统的新变化?
300Ah+电芯和20尺5MWh储能系统组合
能否成为今年主流?
2023年以来,各大厂商发布的300Ah+大电芯涵盖300、306、314、320、325、340、375等多个型号,其中314Ah恰好组成直流侧5MWh电池子阵,超配量最少,因而314Ah在众多型号中占比最高。
去年,储能电池厂商竞逐的焦点是300+Ah大容量储能电芯和20尺5MWh储能系统。据维科网储能不完全统计,2023年已有宁王、瑞浦兰钧、中车株洲所、双一力等20多家企业相继推出300Ah+大容量储能专用电芯/5MWh+储能系统。
值得一提的是,欣旺达动力在去年下半年推出国内首款基于314Ah大容量电芯的工商业储能系统。这也引发了市场对300Ah以上大容量电芯应用于工商业储能的遐想。
据海辰储能首席技术官易梓琦透露,目前280Ah和314Ah处在平衡阶段,从项目的角度看,一些愿意突破的项目会选择314Ah,而比较保守的会选择280Ah而排斥新产品。至于500Ah以上,下游客户的接受度究竟如何,还存在一定的不确定性。
在业内人士看来,从280到314仍属于微创新,并没有质的变化。如果从300再次升级,可能将达到磷酸铁锂的现有材料体系极限。
而容量升级达到材料上限的同时,可能更易引发电池的安全隐患。电芯越大就越难散热及保证电芯内部温度的一致性,电池短路后的热失控问题也会比较突出。
中国科学院院士欧阳明高曾指出,大容量电池中磷酸铁锂的燃爆指数是三元电池的两倍。因此,300Ah以上大容量储能电芯趋势倒逼行业提升电池散热及系统安全、消防水平。目前,行业内使用的液冷技术可以有效地降低电池的温度,从而提高电池的性能和寿命;同时,液冷智慧储能系统还具有更高的安全性、更高的效率和更稳定的性能。
但更高的容量无疑对散热效率提出更高要求,散热成本也将进一步提升。
业内人士表示,出于安全性和成熟度的考虑,大电芯真正可以市场化应用还是要经过市场的考验,这仍然需要过程和时间。匹配电芯的温控系统和BMS技术都有待完善。
500Ah+大容量电芯量产提上日程
电芯越大越好?
即便业内对大容量电芯的应用带来的安全问题存疑,但国内电池厂商仍在积极推动电池容量扩大。
2023年年底,有报道称宁德时代正在启动量产530Ah电芯。但据最新消息,宁德时代正在研究其它型号。
即便宁德时代的500Ah+项目开发出现变数,但国内其他同行也相继推出相关大电芯的产品时间表。例如,亿纬锂能将在今年Q2迎来560Ah的电芯交付、而628Ah也将在今年下半年量产。除此之外,蜂巢能源660Ah和710Ah电芯2025年量产;雄韬股份于2023年5月推出580Ah,产能建设规划周期为3年。
既然目前在电芯安全方面存在隐患,为何储能电池厂商仍花大力气在这方面?
驱动这些大厂去为电池“扩容”的,是大电芯带来的成本优势和技术壁垒。
从成本角度来看,超大容量电芯将簇数减少,将簇管理等相对外围的成本降低不少,因而对大储项目具有较好的降成本作用。目前国内大型储能的经济性不足,降本是电站投资商的主要诉求。因此大容量电芯的成本优势可以给电池厂带来更好的竞争优势。
此外,500Ah+储能电芯涉及到材料、电池设计和制造的复杂问题;超大容量电芯的量产,对电芯公司在研发、制造等方面的能力要求更高,因此,大容量电芯存在的技术壁垒,无疑会拉大电池厂商之间的差距。
值得关注的是,电芯容量的变化也将带来产品尺寸上的变化。目前280Ah是采用71*173方形尺寸。部分厂商基于这个尺寸提升电芯容量,但随着储能电芯越做越大,未来或将出现适合大容量储能应用场景的新尺寸。届时储能系统规格是否会出现新的变化?我们将持续关注。