caihua 锂电池储能企业产品技术创新盘点
2024年下半年，受储能领域强劲需求影响和动力电池需求逐渐回暖的影响，当前磷酸铁锂整体产能利用率已超60%，而今年上半年产能利用率约40%。
储能电池一直是锂电企业重点布局的业务，也是锂电企业在动力电池业务之外营收最高的产品类目。具体来看，宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、欣旺达、蜂巢能源等均于今年更新了多项储能产品新成果，进一步加速储能行业的发展。
下一代500Ah+更大容量储能电芯
今年4月，宁德时代发布了6.25MWh天恒储能系统，将搭载专用长寿命电芯L系列产品，据知情人士透露，实际上宁德时代推出了容量都在500Ah以上的“一款三用”电池，即同一尺寸规格下“530Ah、565Ah、587Ah”三款电芯，分别主打海外市场、长寿命和高密度场景。
9月初，中车株洲所联合瑞浦兰钧（兰钧新能源）、欣旺达、中创新航、蜂巢能源、国轩高科共同发布了688Ah大电芯。同月，阳光电源则对外发布，其对下一代储能电芯最优解的判定为625Ah大叠片标准电芯。
今年12月，亿纬锂能宣布实现了628Ah超大容量电芯Mr.Big的量产，据悉这也是业内首个实现600Ah+大电芯量产的企业。
此外，大容量储能电池产品还有：远景储能推出20尺单箱容量8MWh+储能系统，创下行业新高，搭配使用700Ah大电芯，能量密度达440Wh+/L；瑞浦兰钧针对4h以上长时储能需求，定制化开发出564Ah电芯，可实现10000+次超长循环寿命和25-30年超耐久日历寿命；中创新航推出采用新工艺的“至久”系列625Ah+储能专用电芯，能量密度达440Wh+/L，进一步实现20尺标准集装箱6.8MWh以上的电量，大幅提升电站投资回报率；海辰储能则推出了587Ah和1175Ah储能专用电芯等。
补锂技术
目前，对锂电池储能来说，延长电池使用寿命、减少容量衰减是重要的技术突破方向，而补锂技术正成为解决上述问题的手段。
据宁德时代储能总工程师李星介绍，锂离子电池寿命约15年，不足传统抽水蓄能50年寿命的三分之一，也低于电力行业核心部件20年寿命的设计标准。因此，储能锂电池亟须进一步突破寿命瓶颈。针对这一问题，宁德时代采取的是“开源”“节流”相结合的解决方法。开源，即额外补偿活性锂；节流，即降低本征锂耗。
补偿活性锂可以通过锂离子电池的预锂化技术实现。预锂化技术方法包括化学预锂化、电化学预锂化（外短路）、物理接触（内短路）、正极预锂化添加剂等。这几种技术路线没有绝对好坏之分，选择一种技术路线，重点在于如何弥补它的短板。
同时，补偿活性锂时需要考虑的几个维度包括：补锂的利用率有多高、全生命周期内是否会带来其他影响、补锂和电池阴阳极及电解液产生的交互作用，以及可制造性。他表示，目前可规模化应用的补锂技术比较少，因需要考虑补锂技术和当前电池产线的兼容性。
在“节流”方面，锂的消耗原因主要是锂离子持续脱嵌，导致阳极结构破坏，SEI不断损伤修复，持续消耗活性锂，寿命衰减加速。为此，宁德时代研发出自修复阴离子反应机制电解液，以及高稳定、低热力学锂耗石墨，以降低电池化学体系本征锂耗。
制造工艺由“卷绕”转向“叠片”
所谓卷绕，是将制片工序或收卷式模切机制作的极片卷绕成电芯，原材料按照负极、隔膜、正极、隔膜的顺序进行卷绕。叠片，则是将模切工序中制作的极片叠成电芯，例如典型的“Z”字形叠片，正负极分别叠在隔膜两面，隔膜以“Z”字形穿行其间而隔开两极。
理论上，叠片工艺制得的电芯产品在能量密度、循环性能及安全性能等方面性能更优，不仅匹配长薄化的电芯，还与大容量电芯生产有着更高的适配度。但在动力电池行业走向极限制造和规模化制造的当前，如何解决叠片工艺的生产效率问题，成为了行业最为关注的焦点。
从电芯制造工艺的成熟度来说，卷绕工艺较叠片成熟度更高，所以在过往的280Ah、314Ah+电芯方面，行业普遍采用卷绕工艺。而从目前电池企业推出的500Ah+大容量电芯产品看，业内普遍改变了“71173”方形尺寸，而是选用更薄的“刀片形态”，制造工艺也大部分转向了叠片工艺。
据了解，部分电池企业认为在大容量电芯制造中，现在普遍采用的卷绕工艺易出现极片褶皱、黑斑、析锂等影响电芯安全的问题，并且在卷绕拐角处存在弧度，导致空间利用率较低。而叠片工艺相较于卷绕，电芯在能量密度、安全性和寿命方面更具优势，具有更高的能量密度、更低的内阻、更好的热稳定性以及更长的循环寿命，能充分利用电池的边角空间。因此，在相同体积的电芯设计下，叠片电池的能量密度更高。
但实际上，叠片工艺也存在很多需要突破的难题。因其设备投资较大，生产效率较低，使得叠片工艺的广泛应用受到限制。在大规模生产中，需要关注其因制造工艺复杂且难度较大，而导致良率较低的问题。
对此，蜂巢能源表示已经解决了传统叠片设备效率低的难题，高速叠片技术已持续迭代3代，效率和良品率不断提升，成本不断下降，据报道，其第三代技术“飞叠”速度已达0.125秒/片，实现了效率与卷绕工艺的持平。
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