摘要:卷可能是当今中国各个行业最流行的词汇了。储能电池领域也不例外。除了卷价格之外,还在卷尺寸、卷空间、卷容量 但
“卷”可能是当今中国各个行业最流行的词汇了。
储能电池领域也不例外。
除了“卷”价格之外,还在“卷”尺寸、“卷”空间、“卷”容量······
但这种高度“内卷”的背后,也不是没有代价的,那就是以正在牺牲对于储能电池最最重要的“安全性”和“可靠性”为代价。
“对于储能行业而言,没有了安全性,一切都将归零”。
在近日召开的新一代储能电池的产品发布会—2025宁德时代储能587技术日现场,宁德时代市场体系联席总裁、零碳能源事业部总经理郑叶来如此表示。
郑叶来还期望,储能行业在重视上述现象的同时,能够重新思索行业的竞争方向—即从价格之争回归价值之争。
正是基于对行业当前存在的隐患的清醒认知,宁德时代此次推出的新一代旗舰产品—587采取了“反主流”的设计路线,并没有进一步刻意的做大电池容量,而是只定格在了587Ah。
对此,宁德时代储能电芯研发总工程师李星表示,在当前行业热衷于追求大尺寸、大容量的背景下,我们必须保持清醒认知:任何忽视储能电芯安全性和可靠性的所谓创新,都将是对产品本质的背离,只有坚守真实的能量的初心才能做出高安全的产品。
李星还表示,虽然587Ah电芯不是容量最大的电芯,但是,将是最经得起时间、安全与效益三重验证的储能下一代真实的能量大电芯。
而宁德时代国内储能解决方案CTO林久标则从储能电站投资业主的角度,给出了更为实用的建议。
林久标表示,根据宁德时代自2002年的研发结果发现,电芯的容量,并不是‘越大越好’,刚刚好才最好!大电芯的发展,必须回归‘平衡之道’!
“什么是‘平衡之道’?就是在整站的完美匹配、系统集成的高效率、以及电化学本征特性的深度优化之间,找到黄金平衡点!而587这个容量,就是宁德时代给出的答案,就是下一代储能电芯的最优解。”林久标称。
与之相对应,在近日召开的第十八届(2025)国际太阳能光伏和智慧能源&储能及电池技术与装备(上海)大会暨展览会(“SNEC”)上,宁德时代在其展位现场,开设了多场储能行业知识和技术普及和分享的活动,以尽到龙头企业的社会责任。
“大”的隐患
如果你稍微浏览一下许多储能电池生产企业的宣传资料,电池容量、能量密度、循环次数可能是最频繁出现的词汇。
之所以会出现这样的情形,其背后的根源在于,在产品同质化的大背景下,许多企业不得不靠所谓的“大容量”来增加产品的竞争力和附加值。
不过,郑叶来则提醒,上述产品的标称,能否经得住时间的检验并非“想当然”。
郑叶来介绍称,据国内权威机构统计,前期投运的储能项目,宣称产品循环寿命一万次、一万五千次,但实际运行仅有3到5年,且年循环次数大部分不到设计值的一半。
除了宣传与实际的差距,可能会导致储能电站投资业主遭受损失外,容量越来越大的储能电池,还面临着巨大的安全隐患。
在李星看来,传统解决方案通过简单放大电芯尺寸或将空间塞的更满达到更高的能量密度,也就是卷尺寸、卷空间,但极限压缩电芯内部空间,会引发可靠性和寿命问题,比如防爆阀提前破裂,壳体开裂、应力集中等问题。“大电芯的寿命的离散程度更大,这是因为电芯增大后,尺寸的不合理设计,过高或者过宽更容易出现应力集中,电解液、产气分布不均等问题,这些不一致性会导致电流密度分布不均匀。根据电化学原理,电压差和浓度差是驱动锂离子迁移的动力,这些不一致性会引起锂离子的非正常分布,引发寿命风险以及析锂导致的安全隐患。”
平衡之道
在业内人士看来,大容量电芯之所以有市场,主要原因在于储能电站投资业主的“既要、又要、还要”的心态。
对于电站投资者而言,同等装机规模上,应用大容量的电芯意味着所需电池数量更少,也就意味着可以节约土地成本、施工成本等。
不过,这背后的关键在于,不能一味的单独“求大”。
根据林久标提供的宁德时代近几年的研发结果发现,电芯的容量,并不是‘越大越好’,刚刚好才最好。而大电芯的发展,必须回归‘平衡之道’。“在整站的匹配上,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,8个6.25MWh系统正好组成一个分区。”
与之类似,在系统集成上,587Ah电芯不仅单体电芯能量密度提升10%,系统能量密度提升25%。以标准20尺集装箱为设计基础,结合PCS主流的1500伏电压范围和功率区间,我们通过精密计算与分析,创新性地采用4列架构设计,相较上一代6列架构,电池模块从原来的48个减少到32个,减少33%,系统零部件从原来的3万个,也大幅减少到1.8万个,减少40%,为行业树立了新的集成标杆。
技术为本
与上述两点相比,另一需要匹配的点更加重要,那就是锂电池的电化学特性,将直接关系到储能电池的使用寿命、安全性等。
在李星看来,大电芯的关键挑战是如何满足既要又要还要,既要兼顾能量密度和寿命,又要满足高可靠性和安全,最重要的是,从电化学和工程化的角度打造一款无短板的电芯,而不是盲目地追求个别参数,实现所谓地领先,埋下因设计缺陷导致的隐患。
以此次推出的587产品为例,为了不牺牲可靠性和寿命,在正极材料方面通过密堆积设计,高致密包覆,快离子通道构筑,助力高能量密度达成。用领先一代的化学体系,结合大电芯实现434Wh/L,较上一代产品能量密度提升10%。
与此同时,为了让每一份真实的能量都能被高效利用,提高RTE(能量转换效率)就成为了关键。
“为了解决RTE的问题,宁德时代的技术突破路径非常明确,主要从机械结构、化学体系、极片设计三个主要方面入手。综合以上三个方面的突破,我们将587Ah电芯的初始RTE做到了96.5%”李星表示。
此外,在安全方面,宁德时代基于对大电芯安全和对材料本征安全的深入研究,为实现安全,宁德时代构建了包括安全电解液、不扩散阳极、耐热隔离膜的“三维防御体系”,从产热源头解决了尺寸带来的安全恶化,实现大电芯的安全。其中包括安全电解液、低释热正负极、超耐热隔离膜,大幅提升本征和滥用安全的阈值。
基于上述技术创新,此次推出的587Ah电芯已经通过了GB/T36276和GB44240的严苛测试,能够做到过充、热失控、针刺等滥用场景下,不起火、不爆炸。