大圆柱电池加速“渗透”储能
电力储能、通信储能、户用家储、便携式储能基于使用场景不同,对电池类型、材料体系、安全、性能等方面的诉求不同。
当前,国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中提出,中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池,不宜选用梯次利用动力电池。
基于安全性、循环寿命和监管政策等考虑,国内电力储能市场多数采取方形铁锂路线。GGII分析认为,电力储能将进入280Ah及更高容量磷酸铁锂大电芯后时代。
而大圆柱电池将批量用于户用储能和工商业储能。这是因为,圆柱电池产业链配套成熟、生产效率高、降本空间大以及日韩企业品牌影响力的推动,圆柱三元/铁锂体系未来一段时间仍为户储锂电池的主流路线之一。
整体来看,26系、3X系、40系、46系、60系大圆柱电池正开始频频进入储能;具体来看,40、46系切入户用储能;60系进入工商业储能。高工储能董事长张小飞博士指出,2023-2024年大圆柱在储能领域将逐渐起量。
电池技术“革新”,产品性能“升级”
在此前一段时间内,圆柱电池囿于尺寸及容量问题,应用场景受限。由于电芯尺寸做大,特别是大电流充放电的过程中会产生显著的欧姆热,引起电池温度的升高,越粗越大的电芯发热越多、散热越难,进而影响充电速度。
尤其是在储能领域,行业长期警惕安全红线,电芯散热问题难以解决,将严重拖后储能产品的安全性能,进而影响其经济性。全极耳技术的演进升级,突破了圆柱电池做大与安全兼备的难题,使户用储能产品能量密度、循环寿命、安全性能进一步提升。
由于全极耳结构设计的独特性,大圆柱电池在材料系统的探索上更为大胆,高镍三元正极材料在大圆柱电池上的使用更为广泛,其能量密度也得到了大幅提升,使下一代户用储能电芯朝更长循环、更高倍率迈进。
目前来看,户用家储系统容量普遍在5-20KWh,产品平台高压化是户用家储产品发展重要趋势。相比低压系统,高压电池通过多个电芯串联实现电池包层面高压化。使用相同容量的电池,高压系统电流较小,对系统干扰更小,转化效率更高。
在高压平台下,特斯拉系列户储产品Power Wall可以兼容直流和交流两种不同的连接方式,对电池的性能要求更高。LG和三星SDI等海外电池企业以三元圆柱电池切入,适配特斯拉户储产品:Power Wall 1使用的是三元圆柱18650电池,二代产品目前已升级为三元圆柱21700电池。
储能大圆柱电池“差异化”竞争
目前,国内户用储能、便携式储能电芯仍以圆柱18650电芯为主,圆柱21700及更大圆柱已在部分带电量要求更为苛刻的场合小批量应用。各电池企业推出了差异化储能大圆柱电池“竞速”市场。
其中,远东电池18650圆柱电芯容量为1.0kWh和0.5kWh;亿纬锂能同样推出了18650、21700圆柱电芯,还发布了基于大圆柱电芯的“π”电池系统;鹏辉能源以磷酸铁锂材料推出了无极耳大圆柱电池,其自主研发的40135大圆柱产品已应用于户用储能、便携储能等场景。
值得关注的是,海辰储能在2022年8月份发布了10-50Ah户用储能圆柱电池,能量密度最高大于150Wh/kg,循环寿命大于5000次,灵活适配性更强,满足便携式储能、家庭储能等多样化储能应用场景需求。
产品与产能共振,2022年,海辰储能大圆柱户用储能专用电池产线投产,在2023年开启全球交付,海辰储能因此成为市场上较早将早布局圆柱电池的电池玩家。未来,海辰储能亦或开发46系圆柱电池。
打造电池核心竞争力的时代华景,从电芯出发,对安全、寿命、效率等进行正向设计,对发热、副反应、全寿命周期的应力变化等方面进行了深度改良。
经过不断研究,时代华景做出储能领域的专用电芯:中型全极耳圆柱32135 13、14、15AH磷酸铁锂电芯,具有电压平台高,内阻小,高倍率等优点。与此同时,该电芯已在时代华景一期1GWh高速生产线投入生产。
60系大圆柱磷酸铁锂方面,时代联合研发了50Ah、100Ah系列电芯,在保持高比能、高一致性的基础上,具有高容量、低内阻、低温升、高倍率、长寿命、高安全等优势。
新年伊始,航天锂电50GWh磷酸铁锂大圆柱型电芯及Pack一体化产业基地项目落户湖北天门。高工储能认为,2023年储能大圆柱电池出货将进一步提高。