解开储能电池“冻龄”密码五年零衰减或成为标配

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解开储能电池“冻龄”密码五年零衰减或成为标配

作者： admin 来源：《动力电池》杂志时间：2024-07-03

[摘要]在未来相当长时间内，新型储能行业仍然需要锂电池扛起大旗，预计到2030年市场规模接近3万亿元。储能行业追求的东西，不能单纯追求安全，不能单纯追求长寿命，更不能单纯追求低价，而是坚守安全底线，回归以技术创新推动降本增效的主航道，才能长远发展。

研究数据显示，2023年中国新增投运新型储能装机规模达21GW/46GWh，装机功率和容量同比增长均超150%，三倍于2022年新增投运规模水平，并且首次超过抽水蓄能新增投运近四倍之多。作为全球最大的储能应用市场，去年国内新型储能新增装机占比接近40%，与欧美合计占到全球市场的88%。以锂电池为主力的新型储能，正以燎原之势实现快速发展。

而在今年召开的全国两会上，发展新型储能首次被纳入政府工作报告。政府工作报告强调了发展新型储能产业的必要性，提出要推动分布式能源开发利用，同时要“提高电网对清洁能源的接纳、配置和调控能力”。对于储能的从业者和投资者而言，这也意味着健全新型储能的市场机制、完善储能产品标准等配套支持政策已经在路上，新型储能未来前景可期。

只不过在行业高速发展的背后，却是既有海水，也有火焰。去年无论是大型电力、工商业储能或是户用储能，受阶段性产能过剩影响，企业卷价格、卷交期、卷本土服务等，导致相关企业盈利水平大幅压缩。为降低成本，许多储能产品在寿命及安全性上无法保证，部分前期宣称十年寿命的储能系统，实际运行寿命不足三年就面临大面积退役，导致损失惨重。

为打消客户疑虑，解除信任危机，各家电池企业在保证安全性的基础上，不断在提升储能电池系统的循环寿命方面做出尝试。今年四月，全球电池龙头企业宁德时代率先推出五年零衰减的天恒系列储能电池系统，在业界引起重大反响。紧随其后，楚能新能源以及南都电源也相继推出五年零衰减的电池产品。在提升使用寿命的同时，更带来了成本的大幅下降。

五年零衰减使用寿命二十年

继去年召开4C神行超充动力电池发布会后，今年4月9日，全球电池龙头企业宁德时代再次在北京鼓楼旁的时间博物馆中举办了声势浩大的产品线下发布会，不同的是这次新品发布会主要是为了储能。发布会上，宁德时代发布全球首款五年零衰减且可大规模量产的天恒储能系统。该系统具备五年零衰减、6.25兆瓦时、多维真安全等特点，并可大规模量产。

容量、功率五年零衰减被看作是天恒储能系统最大亮点。据宁德时代储能事业部首席技术官许金梅介绍，容量五年零衰减是长寿命锂电池的重要里程碑，但对储能电站而言，功率零衰减同样重要。天恒储能系统采用仿生SEI和自组装电解液技术，为锂离子清除路障，实现五年功率和容量零衰减，辅机功耗全生命周期可控且不增长，真正做到由内而外的冻龄。

此外宁德时代以领先的研发技术和极限制造能力，成功地解决了零衰减电池中锂金属高度活性难题，有效遏制氧化反应引发的热失控现象，实现大规模量产五年零衰减系统。同时该电池系统还具备小身板、大容量的特点。天恒产品在标准20尺集装箱内，实现6.25兆瓦时级的高能量，单位面积能量密度提升30%，整站占地面积减少20%，可以创造更高的效益。

而在安全性方面，为达成储能极致安全的目标，宁德时代基于技术开发、测试验证、运行监控以及安全失效分析的完整循环建立了储能专用质量管理体系。该体系基于应用场景设定不同的安全目标，而后根据目标开发相应的安全技术。为确保技术的有效性，宁德时代更搭建起全面的安全实证平台，通过模拟不同电网场景和运行环境对储能系统进行安全实证。

在项目投运后，宁德时代通过AI风险监测和智能预警不断地监控运行状态，利用PSA模型量化储能产品全生命周期失效概率，从而验证安全设计目标并持续更新。此外天恒储能系统电芯单体失效率做到行业领先的PPB等级，延展到全生命周期全链条的运行，可有效降低运营成本，带来全生命周期IRR的显著提升，成为宁德时代助力能源转型的标志性实践。

有宁王牵头，其他电池企业也不甘示弱。随后4月11日，楚能新能源及南都电源也推出了自家的五年零衰减储能产品。楚能新能源作为锂电行业新贵，重磅发布longπ314Ah储能专用电芯，以五年零衰减重新定义储能电芯寿命标准，实现1.8万次超长循环寿命。跻身业内首批完成五年零衰减技术的企业，代表着楚能在正极补锂技术方面已经取得较大突破。

相关信息透露，longπ314Ah储能专用电芯采用四大技术策略创新，实现五年零衰减，六维全面发力，从正负极材料、电解液、电芯体系、结构设计上打磨极致性能，从而实现1.8万次超长循环，使用寿命超20年；环境温度提升10摄氏度，循环性能依然优异。根据规划该电芯将于今年第四季度进行全球送样，标志着其储能研发技术在产品端的逐步落地。

楚能新能源的底气，来自其正极补锂技术方面的重大突破。据悉楚能新能源与中国科学院松山湖实验室深度合作，产学研联合聚焦补锂，探索设计锂储库（DLR）集成技术，使用新型捕氧剂抑制成氧链式反应；通过优化活化工艺，有效解决补锂剂应用工艺问题；采用超高导电解液，保障活性锂快速迁移；使用快离子导体包覆正极，从而获取超长的循环寿命。

同个时间，南都电源也重磅发布690Ah超大容量储能专用电池。这也是南都电源在锂电储能大容量时代，突破当前280Ah以及314Ah常规电池尺寸规格，将单体电池容量大幅提升的重要技术升级。据悉该电池基于690Ah尺寸规格，可兼容650Ah至750Ah的容量。搭载该款电池的20尺储能系统容量可达6MWh，循环次数达1.5万次，使用寿命可达到20年以上。

资料显示，南都电源690Ah超大储能电池采用低膨胀低锂耗负极、高温极致稳定电解液和固态电解质技术，稳固阳极界面、均匀锂离子分布，解决了电池阳极坍塌和锂枝晶难题，同时以正负极双重补锂技术，全生命周期补偿锂损失，保证了储能系统五年零衰减。同时体积能量密度达380至440Wh/L，单体能量超过2度电，能量效率超过96%，性能大幅提升。

而针对大容量电池普遍存在的安全性问题，南都电源从材料入手，利用固态电解质构筑准固态导锂界面，电解液用量降低30%，可燃性组份更少，热失控后内部温度大幅降低。通过SNS低产热技术的创新性应用，在体积提升140%情况下，电池0.5P充放电温升小于4℃，热失控后最高温度下降50℃。此外相较于280Ah电池方案，可实现综合成本降低10%以上。

业内人士表示，当前电芯循环寿命已成为全生命周期度电成本中的核心影响因素。以目前独立储能电站、工商业储能每日两充两放计算，1.5万次循环使用周期可达20年。研究表明当储能电池循环寿命提升至1万次，储能成本将降至千元/kWh以下，扣除充放电损耗和折旧后度电成本将低于0.16元，低于抽水蓄能，可见未来长寿命将成为储能电池的标配。

新型储能需谋长久之计

近年来，随着我国新能源发电规模持续快速增长，新型储能进入大规模发展期。十四五以来新增新型储能装机直接推动经济投资超过千亿元，有力支撑着能源电力发展，成为中国经济发展新动能。今年的《政府工作报告》提出，加强风电光伏基地和外送通道建设，推动分布式能源开发利用，提高电网对清洁能源的接纳、配置和调控能力，大力发展新型储能。

4月12日，国家能源局公布了《关于促进新型储能并网和调度运用的通知》，明确了接受电力系统调度的新型储能范围，并就加强新型储能并网和调度运行管理、技术要求及协调保障等方面提出了系列要求。对新型储能行业来说，有了并网和调度的保障，才会有后续稳定的收益预期。有稳定的收益预期，才会对产品性能提出要求，有助于倒逼产业实现升级。

与此同时，地方上也在发力完善储能市场机制。根据江苏省发改委发布《电力保供政策性保障电网侧新型储能项目开展容量租赁的联系方式》显示，全省已有41个已纳规的电网侧新型储能项目自愿承诺确保在2024年7月15日前建成并网。此外还发布专项通知解决项目建设困难、理顺并网流程问题，并在补贴和利用小时数上对上述项目形成强有力的支持。

有了政策的定调支持，当然也需要电池企业提供高品质的产品作为支持。现如今，随着储能大电芯的规模发展，价格竞争也异常激烈。2023年以来，储能行业电芯、集成系统价格不断下行，腰斩已然成为行业形容储能系统价格走势的常用词。楚能新能源执行副总裁卜相楠曾表示，在目前储能行业内卷的环境下，大容量、更高性价比将会成为行业重大趋势。

去年楚能新能源董事长代德明也公开喊话，到2023年底楚能新能源280Ah储能锂电池将以不超过0.5元每瓦时的价格销售。在彼时主流电芯报价超0.6元每瓦时的背景下，代德明的话无疑预示着储能行业内的价格竞争。远景集团高级副总裁田庆军表示，随着国内储能技术的不断进步，储能电池的价格还会下行，未来的储能度电成本肯定会降至1毛钱以下。

储能市场现在竞争异常激烈，第二、第三梯队企业想要拿到订单，同款产品和龙头企业的定价相当的话，竞争优势较弱。所以只能比市场价格更低，让更多客户先用上自家产品才能打开市场竞争机会。然而业内人士认为，企业如果仅仅只在价格上做文章，在产品、技术方面平平无奇，估计明年、后年的路会很难走。面对着竞争压力，即便亏也要亏得有价值。

卜相楠强调，如果单从储能行业的健康发展来说，企业不应当只关注当下储能大规模发展的成本降低，而应该关注储能系统投运后实际工况的提升。同时储能行业的发展并不能只追求某方面发展的极致，而是要做到全方位的平衡，在保障安全性、长寿命的基础上追求利润与度电成本的较好平衡。首先是安全要求，其次是长寿命要求，最后才是低成本得目标。

当前大容量电芯已然成为储能行业最鲜明的趋势。继去年储能电池厂商竞逐300Ah+大容量电芯后，今年竞争水位已攀升至500Ah+。中科院院士欧阳明高曾表示，300Ah+储能电芯在安全方面是比较危险的。以320Ah磷酸铁锂电池为例，内部温度可达700到900度，超过正极分解的温度500度。此外随着电池单元充电状态增加，燃爆指数是三元电池的两倍。

实际情况是，近年来随着储能电池容量越做越大，装机量日益提升，有关储能项目安全事故也时有发生。许金梅表示，在宁德时代看来，储能安全只有零事故和灾难两个方向，储能作为复杂的系统，从电芯、电箱、集成、整体电池仓系统再到电站，每个层级的安全问题都会产生类似食物链的富集效应，这些效应经过层层累加后，进而富集成巨大隐患和灾难。

因此无论是宁德时代的天恒电池系统，还是南都电源的690Ah超大容量储能电池，都将提升产品的安全性摆在重要的位置。同时也有企业表示，单纯追求储能电芯大容量目前看来是不太明智的举动。远景集团高级副总裁田庆军表示，当前大电芯步伐迈得过快，行业标准、供应链及工艺都难以支持，而整个行业需要协同发展，因此循序渐进才算是比较合理的。

同时在寿命方面，当前循环寿命已成为电芯全生命周期度电成本中的核心影响因素。新型储能要想在成本上低于抽水蓄能，需要将循环寿命做到1万次以上。中国电力科学院首席专家惠东表示，目前部分储能系统的设计寿命为十年，但实际使用寿命往往存在差距，其中最重要的原因是储能电池在实验室中的单体循环次数与实际运行端存在折算力错位的问题。

许金梅表示，储能作为能源经济发展中的重要环节，这样的时代背景下，没有效益的产业是走不远的，储能要有效益才能高质量发展，而效益的产生除储能系统价格下降，还与使用寿命息息相关。宁德时代很早就开始布局零衰减长寿命技术，并且已做到3年零衰减技术的实际落地。此次宁德时代天恒电池首次做到5年容量及5年功率零衰减，实现大步跨越。

宁德时代首席科学家吴凯也表示，新型储能就像建房，是用来住的而不是用来炒的，储能是用来用的，不是用来撑门面、做摆设、换路条的。储能作为基础设施，最突出的特点就是要用十年、二十年以上，要在多种复杂环境和应用条件下安全稳定高质量的运行。天恒储能产品的发布，相当于用技术锁住时间，为新型储能规模化应用和高质量发展按下加速键。

近年来，新型储能行业内卷加剧，企业降本压力增大。面对行业激烈的价格竞争，储能市场甚至出现劣币驱逐良币的景象。而与此同时，随着新型电力系统建设不断提速，储能系统也面临市场对产品安全、产品寿命提出的更高要求。因此没有创新性产品，单纯依靠降价策略来抢占市场迟早会被淘汰。如何平衡经济效益与研发投入，成为企业思考的头等大事。

惠东表示，从总体的判断来看，在未来相当长的时间内，新型储能行业仍然需要锂电池扛起大旗。研究机构预计，到2025年新型储能市场规模有望突破万亿元，到2030年预计接近3万亿元。储能行业追求的东西，不能单纯追求安全，不能单纯追求长寿命，更不能单纯追求低价，而是要坚守安全底线，回归以技术创新推动降本增效的主航道，实现长远发展。

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