隨著全球能源轉(zhuǎn)型的深入推進(jìn)，儲(chǔ)能技術(shù)在新能源領(lǐng)域的地位日益凸顯。然而，上一代電芯的性能、成本瀕臨極限，下一代“大容量”趨勢(shì)下、研發(fā)制造將受瓶頸制約，企業(yè)彎道超車機(jī)會(huì)悄悄來(lái)臨。在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，儲(chǔ)能行業(yè)的洗牌跡象已經(jīng)日益明顯。
在過(guò)去幾年中，儲(chǔ)能行業(yè)一直處于快速發(fā)展期。然而，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的逐漸飽和，這個(gè)行業(yè)也開(kāi)始出現(xiàn)了一些明顯的洗牌跡象。其中最明顯的一個(gè)特征就是各大廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，而這種競(jìng)爭(zhēng)往往會(huì)導(dǎo)致一些小型或技術(shù)不夠成熟的企業(yè)被淘汰出局。
01 儲(chǔ)能向“大”而生，刀片橫向切入市場(chǎng)
在全球新能源浪潮之下，儲(chǔ)能裝機(jī)量和技術(shù)都在邁入新平臺(tái)，儲(chǔ)能企業(yè)也就此邁入技術(shù)、研發(fā)實(shí)力全面比拼新階段。
隨著眾多采用5MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)的項(xiàng)目成功投運(yùn)，儲(chǔ)能行業(yè)已經(jīng)步入了300+Ah電芯后時(shí)代。為了進(jìn)一步降低成本，電芯市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，多家企業(yè)推出了500+Ah以上、甚至700+Ah的儲(chǔ)能大電芯。
在儲(chǔ)能電芯向“大”而生的道路上，電池安全風(fēng)險(xiǎn)正在加大。也許，這也正是電池領(lǐng)域全面洗牌的起點(diǎn)。
以當(dāng)前儲(chǔ)能電池標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，同樣的尺寸下，314Ah的溫度比280Ah電芯溫升更加明顯，這意味著電芯熱失控的風(fēng)險(xiǎn)加大。而在目前的生產(chǎn)技術(shù)下，大容量必然意味著尺寸也做越大，那么電芯中心點(diǎn)的溫度將會(huì)更高、熱管理更難以控制。
“儲(chǔ)能未來(lái)最需要的，是更安全的、性能更高的電芯，未來(lái)市場(chǎng)空間更大的電芯?！逼渲懈叩男阅?，就是需要符合當(dāng)前高能量密度、長(zhǎng)壽命等需求，蜂巢能源楊紅新表示。
為了滿足行業(yè)降本，蜂巢能源也在探索如何在20尺集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高能量密度。為此，在2021年進(jìn)入儲(chǔ)能市場(chǎng)之時(shí)，蜂巢能源就選擇了500mm長(zhǎng)度、215mm高的最佳尺寸，定向開(kāi)發(fā)了刀片形狀儲(chǔ)能專用電芯，開(kāi)辟了非標(biāo)電池產(chǎn)品路線。
采用這種短刀電池所打造的儲(chǔ)能系統(tǒng)，不僅可以省去Pack結(jié)構(gòu)零部件、降低用料成本，也推動(dòng)了整體項(xiàng)目占地面積和初始投資成本的下降。
而短刀電池不僅是外觀的改變，其制造工藝也需要隨之發(fā)生變革。為此，蜂巢能源以其獨(dú)創(chuàng)的熱復(fù)合飛疊技術(shù)，找到了儲(chǔ)能電芯的發(fā)展方向。
02 從需求端定義儲(chǔ)能方向
“儲(chǔ)能大電芯的未來(lái)，一定是疊片技術(shù);而疊片的未來(lái)，一定是熱復(fù)合飛疊技術(shù)?！?/span>
作為一款非標(biāo)產(chǎn)品，若要真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用，往往要比常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品付出更多的努力。蜂巢能源通過(guò)多年研發(fā)，以其全球首創(chuàng)的第三代疊片技術(shù)——熱復(fù)合飛疊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大容量長(zhǎng)刀儲(chǔ)能電池的量產(chǎn)，并成功推動(dòng)儲(chǔ)能電芯研發(fā)迭代。
在蜂巢能源的儲(chǔ)能電池專屬產(chǎn)線——四川成都基地，已經(jīng)成功孵化了三代儲(chǔ)能產(chǎn)品：包括首代325Ah電芯，和當(dāng)前正在量產(chǎn)交付的350Ah，以及下一代770Ah大電芯。
蜂巢能源楊紅新指出，客戶端對(duì)儲(chǔ)能電池的需求無(wú)非三點(diǎn)，第一是成本;第二是安全;第三是性能。而蜂巢的儲(chǔ)能電芯也是從滿足這三個(gè)方向定向開(kāi)發(fā)。
首先，同樣是300+Ah儲(chǔ)能大電芯，蜂巢能源目前已量產(chǎn)的350Ah儲(chǔ)能電芯，可以令20尺儲(chǔ)能系統(tǒng)箱單箱容量達(dá)到6.9MWh，比現(xiàn)在市面廣泛應(yīng)用的5MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)成本降低5%，占地面積降低28%，為業(yè)主帶來(lái)一次性投資成本和全生命周期成本的降低，因而也贏得海內(nèi)外客戶的訂單。這款儲(chǔ)能產(chǎn)品除了成功落地上海某大數(shù)據(jù)中心應(yīng)用外，也有歐洲亞洲多個(gè)國(guó)家客戶在積極洽談。尤其在充分市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)的海外儲(chǔ)能市場(chǎng)，他們對(duì)蜂巢能源的認(rèn)可，更進(jìn)一步印證了短刀儲(chǔ)能電池的先進(jìn)性。
其次，儲(chǔ)能安全是業(yè)內(nèi)電芯最底層需求，這也正是蜂巢能源短刀電池優(yōu)勢(shì)所在。據(jù)了解，目前方形電池生產(chǎn)仍以卷繞為主，而卷繞式生產(chǎn)出來(lái)的電池邊角可能發(fā)生褶皺，這些褶皺在反復(fù)充放電后會(huì)帶來(lái)析鋰、局部高溫等現(xiàn)象，繼而加大熱失控風(fēng)險(xiǎn)。而蜂巢所采用的疊片技術(shù)生產(chǎn)短刀電池?fù)碛懈玫纳岷蛻?yīng)力釋放效果，因此具有更好的安全性。
再次，若要打開(kāi)市場(chǎng)量產(chǎn)應(yīng)用機(jī)會(huì)，產(chǎn)品性能一定要過(guò)硬。儲(chǔ)能電站盈利水平要隨著儲(chǔ)能調(diào)用率的提升而增長(zhǎng)，若設(shè)備沒(méi)有良好的響應(yīng)速度、沒(méi)有更好的循環(huán)使用壽命，或轉(zhuǎn)換效率過(guò)低，那么儲(chǔ)能項(xiàng)目投資收益將大打折扣。
蜂巢能源的短刀電池，可以在系統(tǒng)端實(shí)現(xiàn)上下雙層液冷設(shè)計(jì)，對(duì)比傳統(tǒng)的71173方形設(shè)計(jì)溫度降低8度，溫控效果顯著，全生命周期的吞吐電量、循環(huán)壽命可提升10%。而一旦電芯發(fā)生單體熱失控，短刀電池的水冷系統(tǒng)可以快速打開(kāi)至最大容量，迅速帶走熱量、避免發(fā)生熱擴(kuò)散影響其他電芯，把熱失控的危險(xiǎn)控制在一顆電芯內(nèi)。
順應(yīng)大容量趨勢(shì)，蜂巢能源已研發(fā)出最新款770Ah超大容量?jī)?chǔ)能電芯，預(yù)計(jì)將在明年二季度末左右量產(chǎn)。而這一電芯在容量變大之外，厚度將是350Ah電芯的兩倍，生產(chǎn)制造難度也進(jìn)一步提升。
03 制造端定義儲(chǔ)能智能制造，熱復(fù)合飛疊或成主流
“開(kāi)發(fā)出領(lǐng)先的產(chǎn)品只是第一步，成功的把產(chǎn)品制造出來(lái)才是更重要的?！睏罴t新表示。
在短刀電池研發(fā)之初，業(yè)內(nèi)并沒(méi)有飛疊技術(shù)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，彼時(shí)蜂巢能源的刀片電池面臨著制造效率、制造成本一系列的挑戰(zhàn)。
在蜂巢能源看來(lái)，傳統(tǒng)的卷繞是不可取的，它的溫度控制能力受限、會(huì)給電芯本體帶來(lái)安全隱患;而且隨著電芯尺寸變大，很多生產(chǎn)設(shè)備臺(tái)面無(wú)法匹配，即使是傳統(tǒng)飛疊技術(shù)，也會(huì)被生產(chǎn)效率所困。
而為了滿足350Ah儲(chǔ)能電芯的特殊使用環(huán)境，蜂巢能源自主開(kāi)發(fā)了一系列設(shè)備，并搭配AI人工智能檢測(cè)技術(shù)，將產(chǎn)線自動(dòng)化率提升到95%以上，推動(dòng)了熱復(fù)合疊片技術(shù)走向成熟。
據(jù)了解，此前的Z字飛疊技術(shù)可能需要3到4臺(tái)設(shè)備才能夠完成生產(chǎn)，而蜂巢能源以“四合一”的高度集成，將幾臺(tái)設(shè)備功能整合到一臺(tái)設(shè)備中，正極、負(fù)極和隔膜一次性完全切片堆疊，顯著提高了疊片效率和產(chǎn)品質(zhì)量，也降低了檢測(cè)等設(shè)備配置成本。
另外，蜂巢能源采用的電芯的直焊制造工藝，省掉了很多的連接片、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，令生產(chǎn)制造也更加容易，每片飛疊速度在0.2到0.25秒左右。而且熱復(fù)合疊片機(jī)采用單方向輸送，其速度和張力更加穩(wěn)定，應(yīng)力釋放效果更好，也意味著電芯內(nèi)部更穩(wěn)定。
熱復(fù)合疊片經(jīng)過(guò)5分鐘左右熱壓后，通過(guò)熱切給隔膜熱封邊、無(wú)需側(cè)邊貼膠，令隔膜有更好的表面平整度、更好的粘接性能、更好的可靠性，也進(jìn)一步降低了產(chǎn)品的制造成本。
此外，為了保障儲(chǔ)能產(chǎn)品將來(lái)的高可靠性長(zhǎng)壽命，蜂巢能源在每條產(chǎn)線配置832臺(tái)CCD攝像機(jī)和Hi-pot在線檢測(cè)裝置，搭配先進(jìn)的應(yīng)用AI算法的視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)，以超過(guò)1200個(gè)質(zhì)量控制點(diǎn)，可將定位精度和糾偏精度可分別控制在±0.3㎜、±0.2㎜以內(nèi)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)識(shí)別和剔除不良品，解決電芯隔膜褶皺、對(duì)齊度不良等制造痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程100%缺陷不良檢測(cè)。
目前在成都基地，蜂巢能源共有四條產(chǎn)線，而每條產(chǎn)線240個(gè)工人在兩班倒模式下，可實(shí)現(xiàn)每個(gè)工人每年生產(chǎn)1.6萬(wàn)顆電芯，滿足日益高增的儲(chǔ)能市場(chǎng)需求。
綜合硬件和軟件的全面自研能力，蜂巢能源從一個(gè)刀片儲(chǔ)能電池的開(kāi)創(chuàng)者做到了疊片領(lǐng)域的引領(lǐng)者，推動(dòng)了熱復(fù)合飛疊技術(shù)的大規(guī)模導(dǎo)入，提升了儲(chǔ)能電芯的生產(chǎn)效率，也構(gòu)筑了蜂巢能源儲(chǔ)能電芯在安全、性能等方面的競(jìng)爭(zhēng)力。
目前，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型期已經(jīng)來(lái)臨，很多企業(yè)其實(shí)又重新站在了新的起跑線。蜂巢能源結(jié)合產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)備自研技術(shù)，憑借其全球化市場(chǎng)布局和技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力，有望在這個(gè)新興市場(chǎng)中占據(jù)有利地位。然而，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，蜂巢能源還需要不斷努力，提升自身實(shí)力，迎接未來(lái)的挑戰(zhàn)。
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