全面解讀鋰電池儲(chǔ)能電芯產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀

儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由電池、電池管理系統(tǒng)、變流器、溫控和其他設(shè)備組成。儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游的電池材料/配件、中游的電池/BMS/PCS/EMS下游的系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié)組成。產(chǎn)業(yè)鏈上游主要由電池原材料與配件等構(gòu)成，其中鋰電池與動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈基本兼容;中游主要由電芯/電池模組/PCS等環(huán)節(jié)組成;下游主要為系統(tǒng)集成企業(yè)將集成后的儲(chǔ)能系統(tǒng)，交付給終端客戶。 ? ?

根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，儲(chǔ)能可以分為電源側(cè)儲(chǔ)能、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能、用戶側(cè)儲(chǔ)能等。電源側(cè)儲(chǔ)能主要起到平滑新能源出力波動(dòng)、調(diào)頻等功能;電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能主要提供系統(tǒng)備用、延緩輸變電設(shè)備阻塞等:用戶側(cè)儲(chǔ)能主要是提高電能質(zhì)量、調(diào)頻、參與需求側(cè)響應(yīng)等。儲(chǔ)能電池Pack由電芯組成，電芯是電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，很大程度上決定了儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全、效率和成本。隨著市場(chǎng)的成熟，儲(chǔ)能系統(tǒng)在用戶側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)等各類場(chǎng)景的應(yīng)用不斷深化，儲(chǔ)能電芯也日漸走向?qū)I(yè)化深水區(qū)——即圍繞更低度電成本、更長(zhǎng)循環(huán)壽命、更高安全性能，電芯的設(shè)計(jì)研發(fā)、工藝選擇和制造路徑，都更加專屬化，與動(dòng)力電池的差異越發(fā)明顯。目前，儲(chǔ)能電池主要以磷酸鐵鋰電池為主。按照外形分類，儲(chǔ)能電芯主要分為方形、圓柱和軟包電池三類；

按容量劃分，主要有20Ah、50Ah、100Ah、200Ah、280Ah等型號(hào)。

電源側(cè)/電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能、工商業(yè)儲(chǔ)能方面，多采用200Ah以上大電芯產(chǎn)品: ①成本更低:相同容量下，電芯數(shù)量減少、PACK零部件減少，成本得到進(jìn)一步優(yōu)化。 ②大電芯在后端集成領(lǐng)域裝配工藝簡(jiǎn)化度高。 ③BMS管理更容易:串并聯(lián)電芯數(shù)量減少，BMS的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控精度實(shí)現(xiàn)提升。戶用儲(chǔ)能及便攜式儲(chǔ)能、通信儲(chǔ)能、小型工商業(yè)儲(chǔ)能等方面，多采用10-100Ah電芯產(chǎn)品，方形為50Ah-100Ah為主，軟包為30Ah-80Ah，大圓柱為10Ah-50Ah。主要是： ①小電芯產(chǎn)品推出時(shí)間早、成熟度高。 ②靈活性強(qiáng):電芯單體容量小，能夠提高電池與其他零部件的適配性和靈活性，模組形態(tài)和帶電量也更加多樣化。 ③優(yōu)化放電效率:電芯數(shù)量多能夠通過(guò)串聯(lián)提升系統(tǒng)電壓，降低電流，降低對(duì)系統(tǒng)的干擾程度，提升放電效率。

戶儲(chǔ)電芯趨勢(shì)：圓柱成重要方向

目前，在戶用儲(chǔ)能領(lǐng)域、電芯仍然以50Ah、100Ah方形鋁殼電池為主。但是，大圓柱電池成為戶用儲(chǔ)能電芯重要的方向。首先，大圓柱電池生產(chǎn)效率高，可以顯著降低生產(chǎn)成本。圓柱電池是最早商業(yè)化的鋰電池，生產(chǎn)工藝成熟，裝配效率高于方形和軟包電池。第二，圓柱可以降低熱失控風(fēng)險(xiǎn)，提高安全性。大圓柱電芯，其弧形表面一定程度上限制電池之間熱傳遞，即使在充分接觸的情況下仍存在較大間隙，解決了方形、軟包電芯的側(cè)面?zhèn)鳠釂栴}。第三，更小的單體電芯容量，提高了電池適配性，模組形態(tài)、帶電量更加多樣，可以匹配不同帶電量的戶儲(chǔ)及便攜儲(chǔ)能系統(tǒng)。第四，更小的單體電芯容量，適用于戶儲(chǔ)高壓系統(tǒng)。當(dāng)前，戶用儲(chǔ)能市場(chǎng)仍主要在海外。歐洲戶儲(chǔ)市場(chǎng)，尤其是北歐+德語(yǔ)區(qū)，正在經(jīng)歷低壓向高壓系統(tǒng)的產(chǎn)品迭代，提高電壓平臺(tái)以求降低電流，最終降低系統(tǒng)發(fā)熱量，提高放電效率。電壓平臺(tái)升高，若要保證總的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量不變，則電芯需要更小的容量。低壓平臺(tái)的儲(chǔ)能電芯多為100Ah，而高壓平臺(tái)逐漸向50Ah過(guò)渡。電芯單體容量更小，意味著需要串聯(lián)更多的電芯，對(duì)電池廠商電芯產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性提出更高要求。

大儲(chǔ)電芯趨勢(shì)：“大”行其道

目前，大型儲(chǔ)能電芯的一個(gè)突出趨勢(shì)是朝著大容量方向發(fā)展。包括寧德時(shí)代、億緯鋰能、鵬輝能源、遠(yuǎn)景動(dòng)力、瑞浦蘭鈞等在內(nèi)的頭部廠商，均在積極推出大容量、長(zhǎng)循環(huán)電芯。儲(chǔ)能電站規(guī)模越來(lái)越大，大電芯在電力儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)明顯：首先是大電芯更容易獲得高體積能量密度；其次是Pack端零部件使用量減少，有利于降低成本；三是集成領(lǐng)域裝配工藝簡(jiǎn)化。目前，280Ah是大電芯的主流產(chǎn)品。該型號(hào)最早由寧德時(shí)代于2020年推出。得益于其在儲(chǔ)能市場(chǎng)的龍頭地位，下游系統(tǒng)集成商形成了以280Ah為標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案。為了撬動(dòng)或拓展市場(chǎng)，其他廠電池商紛紛跟進(jìn)280Ah。從需求端來(lái)看，280Ah大容量電芯的滲透率已經(jīng)超過(guò)一半。部分業(yè)主對(duì)300Ah大電芯的關(guān)注度快速上升，華能、中國(guó)能建等業(yè)主方在其最新儲(chǔ)能電池招標(biāo)中均要求單體容量不低于280Ah。高工儲(chǔ)能獲悉，海辰儲(chǔ)能320Ah儲(chǔ)能電芯、國(guó)軒高科300Ah儲(chǔ)能電芯等已經(jīng)相繼獲得訂單。從供給側(cè)來(lái)看，國(guó)內(nèi)已有海辰儲(chǔ)能、天合儲(chǔ)能、遠(yuǎn)景動(dòng)力、鵬輝能源、瑞浦蘭鈞、?；履茉?、億緯鋰能、楚能新能源、蜂巢智儲(chǔ)、國(guó)軒高科、比亞迪等超10家電芯企業(yè)推出300Ah及以上電池產(chǎn)品。此外，基于儲(chǔ)能運(yùn)用場(chǎng)景，儲(chǔ)能電芯還在循環(huán)次數(shù)、尺寸、制造工藝等持續(xù)“拉鋸”，基于儲(chǔ)能運(yùn)用場(chǎng)景的專用電池“呼之欲出”。

容量向上量產(chǎn)比拼

億緯儲(chǔ)能自去年對(duì)外發(fā)布了560Ah儲(chǔ)能電池---LF560K,電池容量為560Ah，兩倍于LF280K，單電池能量達(dá)1.792kWh，電芯單體重量達(dá)10.95kg，被稱為迄今為止容量最大的儲(chǔ)能電芯。容量向上的同時(shí)，300Ah及以上容量電芯也陸續(xù)開啟量產(chǎn)交付。除了億緯鋰能(560Ah，2024Q2)外，海辰儲(chǔ)能（320Ah）、天合儲(chǔ)能(306Ah)、遠(yuǎn)景動(dòng)力（305Ah，315Ah）、鵬輝能源（320Ah）、海基新能源（375Ah）、瑞浦蘭鈞(320Ah 2023Q3)、楚能新能源、蜂巢智儲(chǔ)(325Ah，2023H2)、國(guó)軒高科（300Ah）、比亞迪、南都電源(305Ah，2023)等十余家電芯企業(yè)已經(jīng)相繼發(fā)布300Ah及以上容量電芯產(chǎn)品。而儲(chǔ)能大容量電芯量產(chǎn)競(jìng)速外，眾多廠商在電芯性能進(jìn)行了突破。遠(yuǎn)景動(dòng)力315Ah產(chǎn)品在尺寸不變的基礎(chǔ)上，較上一代產(chǎn)品能量密度提升了11%，實(shí)現(xiàn)“單顆電芯一度電”，同時(shí)循環(huán)壽命高達(dá)12000次，滿足一天一次充放電25年安全可靠的運(yùn)行要求。海辰儲(chǔ)能320Ah新一代電力儲(chǔ)能專用電池，在電芯成本，系統(tǒng)成本，整箱標(biāo)配等多維度上更適配電力儲(chǔ)能市場(chǎng)應(yīng)用發(fā)展模式。鵬輝能源320Ah儲(chǔ)能電芯，相較于前一代電芯產(chǎn)品，單體容量提升幅度14%，在同尺寸產(chǎn)品中系統(tǒng)能量提升14%，其循環(huán)壽命>8000次，使用壽命超20年。同時(shí)，在低溫能力上表現(xiàn)優(yōu)秀，可滿足-40℃存儲(chǔ)和-30℃放電。天合儲(chǔ)能306Ah儲(chǔ)能電芯以“三減一補(bǔ)一智造”的創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)12000次循環(huán)壽命的突破。作為280Ah的首創(chuàng)者和領(lǐng)先者，截止2023Q1寧德時(shí)代尚未發(fā)布新的300Ah及以上容量電芯產(chǎn)品，某種意義上來(lái)說(shuō)，300Ah+的產(chǎn)品是電芯友商用來(lái)與寧德時(shí)代差異化競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)品。

疊片/卷繞之爭(zhēng)

疊片工藝在300Ah以及以上容量電芯加速滲透。例如，億緯儲(chǔ)能推出的LF560K疊片電芯；蜂巢智儲(chǔ)推出了325Ah儲(chǔ)能疊片電芯；?；履茉赐瞥龅?75Ah大容量?jī)?chǔ)能電芯采用疊片式卷繞工藝；南都電源305Ah儲(chǔ)能電芯采用四卷芯疊片工藝。據(jù)介紹，億緯鋰能3.0堆疊技術(shù)可實(shí)現(xiàn)0.2S/PCS的疊片速率，單臺(tái)疊片設(shè)備產(chǎn)能1.3GWh。這使得后續(xù)儲(chǔ)能電池超級(jí)工廠建設(shè)，單線產(chǎn)能達(dá)10GWh，工廠總產(chǎn)能40GWh。規(guī)模效益和技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)降本，工廠單GWh投資額降低38%，能耗降低20%，人員投入減少30%。基于儲(chǔ)能產(chǎn)品在更安全、更長(zhǎng)循環(huán)壽命、更穩(wěn)定、更低全生命周期成本等方面的核心訴求，蜂巢能源325Ah儲(chǔ)能電池正是憑借 “飛疊”技術(shù)，并基于短刀電芯結(jié)構(gòu)打造的。從技術(shù)分析來(lái)看，疊片技術(shù)全模切極耳數(shù)量變?yōu)閮杀叮山鉀Q電子電導(dǎo)的集流問題疊片取代卷繞，單極片長(zhǎng)度縮短100倍，電芯生產(chǎn)總良率提升3%。此外，疊片技術(shù)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，Pack零部件數(shù)量減少，生產(chǎn)效率提高，電池集成度提升。不過(guò)，亦有眾多采用卷繞工藝生產(chǎn)超300Ah容量電芯的廠商。鵬輝能源發(fā)布的320Ah卷繞工藝儲(chǔ)能電芯，在電芯升級(jí)方向進(jìn)行了突破。鵬輝能源透露其采用了獨(dú)家電解液設(shè)計(jì)配方和工藝，有效降低成膜內(nèi)阻，并實(shí)現(xiàn)極耳結(jié)構(gòu)仿真優(yōu)化，卷芯空間利用率提升1%。可以預(yù)見的是，基于制造工藝，疊片、卷繞正在300Ah以上電芯形成競(jìng)爭(zhēng)之勢(shì)。

尺寸之論

值得一提的是，當(dāng)前300Ah及以上容量?jī)?chǔ)能電芯除了在容量、制造等實(shí)現(xiàn)差異外，尺寸上亦有參差。一派是沿用280Ah尺寸。比如海辰儲(chǔ)能發(fā)布的320Ah的電芯仍然沿用了其280Ah電芯的“71173”的尺寸。南都電源、遠(yuǎn)景動(dòng)力、鵬輝能源推出的容量在280Ah至320Ah范圍內(nèi)的方形儲(chǔ)能電芯的尺寸長(zhǎng)寬高亦與該尺寸接近。另一派則是自由尺寸。除了尺寸差異較大的比亞迪刀片電池外，不同的還有國(guó)軒高科的300Ah電芯、?；履茉赐瞥龅?75Ah電芯。海基新能源公布的參數(shù)稱，產(chǎn)品散熱面積提升了106%，無(wú)需液冷設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的強(qiáng)制風(fēng)冷即可滿足使用需求。業(yè)內(nèi)人士指出，電芯尺寸的統(tǒng)一是由市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形成。例如動(dòng)力系中大圓柱電池也并非一蹴而就的，之所以能形成21700和46系等電池尺寸是因?yàn)楸皇袌?chǎng)所選擇，通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)所形成的。也有專家提出，尺寸不是由系統(tǒng)來(lái)定義，也不是又電芯廠來(lái)定義。假如某一款電芯搭載的系統(tǒng)能夠做到成本降低顯著，那么該尺寸必將成為主流?，F(xiàn)如今的情況是，系統(tǒng)集成商為了不相上下的成本優(yōu)勢(shì)，向其他尺寸電芯變更的可能性不大。亦有系統(tǒng)集成商表示，即便是280Ah與300Ah同尺寸，整個(gè)系統(tǒng)是需要重新設(shè)計(jì)的。當(dāng)前除了比亞迪刀片電池，利用自身系統(tǒng)搭載自身電芯產(chǎn)品，不對(duì)外售出儲(chǔ)能電池外；其余絕大部分電芯廠家仍是以電芯出貨為主要業(yè)務(wù)。不過(guò)電芯廠家普遍反饋，使用300Ah及更大容量?jī)?chǔ)能電芯，可使20尺液冷集裝箱升級(jí)至5MWh+柜體，系統(tǒng)成本降低10%以上，同時(shí)5MWh+柜體可降低系統(tǒng)項(xiàng)目超10%的集裝箱量。

長(zhǎng)壽命

儲(chǔ)能電池更長(zhǎng)的循環(huán)壽命，就意味著更低的全生命周期度電成本。數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)儲(chǔ)能電池循環(huán)壽命提升到10000次，儲(chǔ)能成本將降至1000元/ kWh以下，扣除充放電損耗和折舊，度電成本將低于0.16元。顯而易見的是，電池使用壽命的增加，可以帶來(lái)儲(chǔ)能系統(tǒng)在全生命周期度電成本的降低。正是圍繞于市場(chǎng)的核心需求點(diǎn)，儲(chǔ)能電池企業(yè)都在加大投入開發(fā)循環(huán)壽命更長(zhǎng)的電芯，不少企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出循環(huán)壽命10000次甚至12000次的儲(chǔ)能電芯。比如海辰儲(chǔ)能、遠(yuǎn)景動(dòng)力、楚能新能源、天合儲(chǔ)能和南都電源相繼推出了12000次循環(huán)壽命的儲(chǔ)能產(chǎn)品。業(yè)內(nèi)人士分析，儲(chǔ)能若實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)18000次，一天兩次循環(huán)的情況下可用25年，與光伏同壽命。比如億緯鋰能LF560K儲(chǔ)能電芯，便致力于電芯和系統(tǒng)成本雙降。億緯鋰能對(duì)外表示，LF560K配套儲(chǔ)能電站后，運(yùn)營(yíng)成本較常規(guī)的抽水蓄能電站更低，可滿足儲(chǔ)能市場(chǎng)大規(guī)模、高經(jīng)濟(jì)性需求。面向快速向前的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，大幅提高電芯壽命已成為行業(yè)重要發(fā)展方向。

儲(chǔ)能電芯行業(yè)專題報(bào)告：電芯專用化趨勢(shì)明顯，中國(guó)企業(yè)加速崛起（摘要）