當(dāng)前，儲(chǔ)能行業(yè)洗牌跡象日益明顯。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)悄悄來臨。
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)正在提高。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)品來說，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)能未來最需要的，是更安全的、性能更高的電芯，未來市場(chǎng)空間更大的電芯。”其中更高的性能，就是需要符合當(dāng)前高能量密度、長壽命等需求，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長度、215mm高的最佳尺寸，定向開發(fā)了刀片形狀儲(chǔ)能專用電芯，開辟了非標(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。
從需求端定義儲(chǔ)能方向
“儲(chǔ)能大電芯的未來，一定是疊片技術(shù)；而疊片的未來，一定是熱復(fù)合飛疊技術(shù)。”
作為一款非標(biāo)產(chǎn)品，若要真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用，往往付出的要比常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品更多。而蜂巢能源蜂巢能源全球首創(chuàng)的的第三代疊片機(jī)——熱復(fù)合飛疊技術(shù)，使得大容量的長刀儲(chǔ)能電池得以量產(chǎn)，并已經(jīng)成功推動(dòng)儲(chǔ)能電芯研發(fā)到了第三代。
在蜂巢能源的儲(chǔ)能電池專屬產(chǎn)線——四川成都基地，成功孵化除了蜂巢能源三代儲(chǔ)能產(chǎn)品：首代325Ah電芯，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)箱單箱容量高達(dá)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%，占地面積可以降低28%，為業(yè)主帶來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。目前除了上海某大數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成功落地應(yīng)用外，歐洲亞洲多個(gè)海外國家都在積極洽談中，尤其是以充分市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)著稱的海外儲(chǔ)能市場(chǎng)，他們對(duì)蜂巢能源的認(rèn)可，也印證了短刀儲(chǔ)能電池的先進(jìn)性。
其次，儲(chǔ)能安全更是業(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，若要打開市場(chǎng)量產(chǎn)應(yīng)用機(jī)會(huì)，產(chǎn)品性能一定要過硬。儲(chǔ)能收益要隨著儲(chǔ)能調(diào)用率的提升而增長，若沒有良好的響應(yīng)速度、沒有更好的循環(huán)使用壽命，或者全生命周期的吞吐電量轉(zhuǎn)換效率低，那么儲(chǔ)能的收益將大打折扣。
只有這種短刀的形式，才可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)端上下雙層液冷設(shè)計(jì)，對(duì)比傳統(tǒng)的71173方形尺寸溫度降低8度，溫控效果優(yōu)異。如此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，水冷系統(tǒng)可以快速打開至最大容量，快速把溫度帶走，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)。
蜂巢能源楊紅新認(rèn)為，只要儲(chǔ)能未來是向大而生的，蜂巢能源目前已研發(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在成都基地量產(chǎn)。而這一電芯的厚度是350Ah電芯的兩倍，若要實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)量的生產(chǎn)，那么最高效率最安全的可能就一定是熱復(fù)合疊片技術(shù)。
制造端定義儲(chǔ)能智能制造 熱復(fù)合飛疊或成主流
“開發(fā)出領(lǐng)先的產(chǎn)品只是第一步，成功的把產(chǎn)品制造出來才是更重要的。”楊紅新表示。
在短刀電池研發(fā)之初，業(yè)內(nèi)并沒有飛疊技術(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)。
如今大容量、大尺寸的儲(chǔ)能電芯趨勢(shì)下，在蜂巢能源看來，傳統(tǒng)的卷繞是不可取的。它在電芯溫度控制面臨困境、給電芯本體帶來安全隱患。而且隨著尺寸變大，即使是飛疊技術(shù)，很多生產(chǎn)設(shè)備臺(tái)面無法匹配，也會(huì)被生產(chǎn)效率困住產(chǎn)能。
而為了滿足350Ah儲(chǔ)能電芯的特殊使用環(huán)境，蜂巢能源自主開發(fā)了一系列設(shè)備，并搭配AI人工智能檢測(cè)技術(shù)，推動(dòng)了熱復(fù)合疊片技術(shù)走向成熟，將產(chǎn)線自動(dòng)化率提升到95%以上。
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。
電芯的直焊制造工藝業(yè)省掉了很多的連接片、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單制造業(yè)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，隔膜平整度更高，也意味著電芯內(nèi)部更穩(wěn)定、可靠性也得到提升。
熱復(fù)合疊片5分鐘左右熱壓后，通過熱切給隔膜熱封邊、無需側(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)品將來的高可靠性長壽命，蜂巢能源通過在產(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算法的視覺檢測(cè)技術(shù)，以超過1200個(gè)質(zhì)量控制點(diǎn)，可以定位對(duì)其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)1.6萬顆電芯的能力。對(duì)比業(yè)內(nèi)的一線儲(chǔ)能產(chǎn)線。
綜合硬件和軟件的全面自研能力，蜂巢能源推動(dòng)了這種熱復(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)來臨，很多企業(yè)其實(shí)又重新站在了新的起跑線。結(jié)合產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)備自研技術(shù)，蜂巢能源也許有機(jī)會(huì)憑借其全球化市場(chǎng)布局，在儲(chǔ)能發(fā)展新階段打開新格局。
