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从1Ah之争到1毫米分野,储能电芯“锱铢必较”在争什么?

IP属地 中国·北京 编辑:陈丽 华夏能源网 时间:2025-06-30 15:02:53
电芯之争,从未停歇。

电芯之争,从未停歇。

在储能电芯从280Ah向300+Ah迭代过程中,行业为是以314Ah为标准,还是以315Ah作为标准发生争论。虽然两者只有1Ah的细小差别,背后却是客户价值与系统成本的一场艰难求索。

在储能电芯从314Ah向500+Ah,甚至更大容量的发展过程中,来自行业的争论更是此起彼伏,无论是材料还是工艺,无论是容量还是路线,都是业界争论的焦点。各家企业都拿出了自己的最优解,但实际上的尺寸差异仅为毫米级。

那么,储能行业这些锱铢必较甚至有些吹毛求疵的争论到底是在争什么?有没有价值?争论之后,储能行业最终会形成什么样的共识?

容量之争:细微差别影响系统成本

两年前,到底应该以314Ah还是315Ah作为下一代电芯标准,各自的支持者和反对者都很多。甚至有一部分反对314Ah的主要原因,是认为这个数字不太吉利。

从制造技术来说,增加1Ah并非难事。然而,这并非完全是技术的事情容量增加1Ah,却会导致储能系统成本上升千分之三,从而造成原材料、产能等各类资源的极大浪费。

正因为如此,以电芯龙头宁德时代(SZ:300750)和系统集成龙头阳光电源(SZ:300274)为首,本着科学、务实的态度,不约而同地选择了314Ah电芯,从而也确立了这一代电芯的主流地位。

电芯容量的细微差别,能够对系统产生重大影响,同样,电芯尺寸上的毫秒之差,也对电芯及系统的性能影响也十分巨大。

例如,宁德时代首倡并率先实现量产的587Ah电芯,其能量密度高达434Wh/L,尺寸为73mm×275mm×215mm,相较于行业内同容量电芯的尺寸略小在宽度上有数毫米的差距,高度上仅有1毫米的差距,但却不仅将能量密度提升了5%以上,而且还在性能上有大幅提升。

行业周知,电芯高度的增加,一方面会让电解液的爬液难度增大,一方面会让电芯顶部和底部的温差变大,直接后果就是加速电芯衰减、缩短使用年限,甚至会出现寿命跳水的现象。而宽度的增加,则意味着电芯内阻增大,由此导致充放电效率下降。同时,宽度越宽,热失控时内部产生的气体排出路径就越长,进而增加爆炸的风险。

此外,在相同电量的集装箱内,较小的尺寸还能够为BMS等其他零部件留出更宽裕的空间,利于散热和维护,提高系统的可靠性。

综上可以看出,电芯容量和电池尺寸的选择,并非毫无规矩,任由发挥。如何在考虑系统成本、产品性能的基础上寻找到一个合理、平衡的数值,对增强电芯的客户价值至关重要。

当然,由于电芯企业受自身研发经验、制造经验等方面的惯性影响,出现了各不相同的尺寸也可以理解。比如,有的电芯为了达到小体积、大容量的效果,在基于314Ah电芯尺寸上略微加大,将单体容量提升到392Ah,能量密度也做到了400Wh/L以上。

但是,这种做法的出发点是为了共用产线,虽然在制造端降低了投资成本,但从系统集成角度说,整体成本并没有下降。随着行业发展更加成熟,这一类存在短板的产品会逐步在市场作用下向主流标准靠近。

工艺之争:从系统反向推导最优解

在电芯容量之外,工艺路线是争议更大的一个话题。它虽然不像电芯大小那么直观,但却是影响系统价值的重要因素之一。

在当前储能电芯市场,很多企业认为叠片技术和磷酸铁锂是最佳CP。例如,亿纬锂能(SZ:300014)、蜂巢能源、中创新航(HK:03931)、欣旺达(SZ:300207)等电芯企业均基于叠片工艺,发布了多种型号的电芯产品。不过,采用卷绕技术的企业也很多,如远景、宁德时代、瑞浦兰钧(HK:00666)等。

叠片的优势在于容易将电芯容量做大。例如,当280Ah电芯还是主流之时,亿纬锂能便把单体电芯容量做到了628Ah。如今,蜂巢能源更是采用3D打印+第三代叠片机,将电芯容量推到770Ah。

但是,硬币的另一面,是叠片技术固有的不足,如来自物理切断位的挑战。物理切断位数量越多,自放电现象会随之增多,电芯的故障率也就越高。数据显示,在储能电芯的失效占比中,自放电比例高达70%。

而使用卷绕技术,同等容量电芯的切断位数量仅为叠片电芯的九十分之一,因此自放电导致的故障率要低一个数量级。

值得注意的是,电芯故障率的高低直接影响产品年均运行天数,同时增高储能系统的维护成本,最终影响业主收益。站在系统集成的角度去选择电芯,什么样的选择最优,答案一清二楚。

实际上,对于电芯各个方面最优解的选择,都可以从系统集成的角度进行反推。

例如关于电芯容量的确定。当前国内储能电站的容量基本都是200MWh、400MWh这样的整数配置,按照最新电站设计标准,储能电站的每个分区不能大于50MWh。如果每个分区由8台20尺储能集装箱组成,每个集装箱的容量则为6.25MWh。达到这一要求,使用单体容量600Ah以下的电芯,完全可以满足。

正如奥卡姆剃刀原理所说,如无必要,勿增实体。如果非要使用600Ah或者更高容量的电芯,以减少电芯的使用数量,既没有必要,也会徒增风险。一个明显的事实是,目前600+Ah电芯的热失控、气体积累等一系列安全风险已经是严峻挑战。

综合来看,单体容量600Ah以下,采用磷酸铁锂卷绕工艺的储能电芯,是性能、安全、价值各个维度最为平衡的六边形战士。

参数之争:实践检验是最基本的底线

全球科技发展历史给出的铁律是:任何技术的进步、产品的迭代都要建立在尊重科学的基础之上。例如,氢气的易燃性使之不能用于飞艇。然而100年前,德国人却自认为技术成熟,将氢气代替氦气充入飞艇,结果导致当时最大的飞艇兴登堡号发生火灾,造成了36人丧生。

储能电芯升级迭代的过程,也应该充分遵循科学规律,以严谨务实的态度来探索,既不能太保守,又不能不切实际的激进。

近两年,在降本需求的倒逼下,各电芯企业纷纷推出大容量电芯,单体电芯容量的纪录不断被刷新,整个行业都陷入了容量焦虑之中。然而事实证明,超大容量的电芯不仅难以显著地降低成本,反而带来不可预见的风险。如今,一味追求电芯容量的竞争已经降温,而是开始寻求最优解,这就是行业朝着更加务实、理性的方向转向。

然而,当前储能行业依然有很多不够理性的地方,比如电芯、系统的参数标注,一些企业发布出的数据难以体现出科学、务实的态度。

作为电芯性能的重要参数,循环次数向来很受业内人士重视。然而,据国内权威机构统计,前期投运的储能项目,很多宣称产品循环寿命15000次的,实际运行仅有3到5年,且年循环次数大部分不到设计值的一半。

相反,一些遵循科学、严谨态度做出来的产品,由于循环次数等参数不及一些企业虚标的数字而受到轻视,这颇有点良币被劣币驱逐的意味。最为典型的是宁德时代刚宣布量产的587Ah电芯,其实证循环次数为8000次,相比很多行业企业的产品标称数值要低,因此被业内一些人攻击为电芯性能不佳。

实际上,宁德时代的储能电芯早有应用,张北某16MWh风光储项目的电芯至今已经使用了15年,完整地跑完了8000次循环。正是凭借这些真实的应用经验,宁德时代才推导出了587Ah电芯的循环次数,具有很强的科学性。

然而反观一些批评宁德时代的企业,其成立时间还没有一颗电芯寿命长,其所标出的15000、20000的循环参数又有几分科学性呢?与其相信这些虚标,不如相信那些经过实证检验的靠谱产品。

值得一提的是,储能行业还存在一些不科学的的说法,比如储能电芯≠储能系统的观点,看似有道理地指出了系统工程的复杂性,实则忽视了电芯作为系统核心基础的决定性作用,严重低估了电芯设计对全局的影响。

这是因为电芯作为基础单元,规格及工艺的选择,都反映出对于储能系统全生命周期的分析与判断。大容量、低内阻的电芯能够显著降低系统复杂度,从根本上提升系统可靠性和可维护性,电芯的能量密度、安全性直接影响系统能耗、寿命和成本。

实际上,在新能源领域,无论是光伏、风电,还是储能、氢能,都存在着各种各样的路线之争,业界还往往根据路线的不同,将所涉及的企业划分成不同的阵营。如光伏行业的TOPCon阵营和BC阵营,风电行业的直驱阵营和双馈阵营。

有路线之争本无可厚非,但如果借阵营对立来党同伐异就偏离了技术竞争的主线。虽然各电芯企业所采用的路线各不相同,但最终还是要殊途同归,共同去追求更加安全可靠、更高用户增值的产品创新。这才是储能行业技术竞赛的主航道。

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