叠片大容量储能电芯大势所趋？-北极星储能网

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当前，储能电芯正在向大容量和低成本升级。

（来源：微信公众号“高工储能”ID:weixin-gg-ess 作者：高工关注）

而业界普遍认为，叠片工艺可以更好的发挥大型电芯优势，其在安全性、能量密度、工艺控制均比卷绕占据优势。

据高工产业研究院（GGII）调研，2022H1方形叠片电池在储能市场已出货3GWh以上，整体渗透率约为7%，广泛应用到户用储能、国内工商业储能和源网侧储能项目中。

GGII调研还发现，叠片电池在理论上具有更高的体积能量密度上限、更稳定的内部结构和更长循环寿命等优点。

总体看来，叠片工艺与大容量电池生产工艺的匹配度更高，但存在设备投资成本高、良率低、效率不足、工艺难度大等劣势。

随着叠片工艺的成熟、国产叠片机效率提升，叠片电池技术的低效率、高成本问题有望得到彻底解决。不久的将来，叠片工艺或将与卷绕电池技术形成“相互补充、相互竞争”的态势。

大容量电芯成为储能主流

当前，储能电池材料体系以磷酸铁锂为主。作为产业链中成本占比最高的环节，LFP储能电池 2022 年上半年盈利增速加速。从 2022 年 H1 盈利增速来看，储能电池>消防管理系统>PCS>系统集成>控制管理；从2022 年 Q2 数据来看，盈利增速排序为储能电池>PCS >消防管理系统>系统集成>控制管理。整体来看，中游储能电池收益更为显著。

而储能电池向大容量方向持续演进。根据工信部要求，储能型电池能量密度≥145Wh/kg，电池组能量密度≥110Wh/kg。循环寿命≥5000 次且容量保持率≥80%。当前的电化学储能，尤其是锂电池储能技术已进入新变革周期，大电芯、高电压、水冷/液冷等新产品新技术逐渐登上舞台，储能系统向大容量方向持续演进。

GGII认为，大电芯在集中式储能领域优势明显：1）大电芯在pack端零部件使用量减少，拥有更大降本空间和更高的体积能量密度；2）相同系统电压下，大电芯更易获得高容量；3）串并联电芯减少，BMS数据采集与监控精度提升，安全性更有保障；4）使用大电芯在后端集成领域装配工艺简化度高，可节省土地基建、集装箱等方面成本投入。

基于上述优势，大电芯（200Ah以上）已成为国内集中式和工商业用户侧储能系统的主流电芯选择。以280Ah为例，截至2022H1，280Ah在国内工商业侧渗透率已达60%以上，并且容量向上的趋势明显，不久前海辰储能、瑞浦兰钧等发布了300Ah及以上容量电池。

叠片工艺脱颖而出

储能电池出货量连年攀升，加速了电池制造工艺的竞逐。

全球范围看，储能电芯有软包、大圆柱和方形三大产品路线。中短期来看，集中式储能的主流电芯方案仍以方形路线为主。而方形电池的电芯装配工艺差异主要有叠片电池和卷绕电池两类。

尽管，卷绕工艺发展时间长，成本低、效率和良率高、产业配套成熟是其核心优势，是目前储能大电芯生产的电芯制造主流工艺。在GGII实际调研中发现，随着电芯容量和尺寸不断提升，传统卷绕电池的劣势越发凸显。

比如，卷绕在拐角部有弧度，不仅导致其空间利用率比叠片低（电池容量越大，空间浪费越明显），而且使得电池发生波浪状变形，波浪状变形会导致电池界面变差和电流分布不均，加速电池衰减。

此外，卷绕电池极片弯折后涂层材料发生较大弯曲变形，容易诱发掉粉、毛刺等问题，加大电池内部短路和热失控风险。随着电芯容量持续扩大，卷绕电池对电池供应商极限制造的要求将快速提升，大容量电池和卷绕工艺的兼容难度将陡然增加。

而在电力储能的规模化推进过程中，280Ah及以上的大电芯逐渐受到业界追捧。伴随大电芯逐渐走热，叠片工艺也逐渐显现出其优势。据不完全统计，宁德时代、比亚迪、南都电源、派能科技、春兰等近10家电池企业采用叠片工艺。

GGII也预测，电芯容量提升至300Ah以上后，储能领域将成为继软包电池之后，叠片电池出货的新增长极。而以刀片电池为代表的叠片电池发展势头在近两年已初显苗头。

据GGII分析，叠片工艺在以下三点有较大的优势：

1、叠片电池的极耳数量是卷绕的2倍，极耳数量的增加使得电子传输距离更短，电阻相比卷绕电池低10%-15%，产热更小，理论循环寿命更长，满足大规模储能对高安全性和超长循环寿命的要求；

2、叠片电池在封装极片过程中不存在C角问题，能够充分利用壳体边角空间，提升体积和质量能量密度，有利于减少储能系统占地面积和土建支出；

3、叠片不存在C角内应力不均衡问题，在长期电池循环使用中每层极片可保持界面相对平整，避免电流分布不均等问题，在中后期容量保持能力较优秀。

不过，由于叠片大电芯工艺发展时间较短、产业配套成熟度不够，存在设备效率较低、单GWh投资额较高、自动化生产良率不高等一系列劣势，这些劣势仍然是行业需要突破的难点。无疑，未来叠片工艺的走向仍有赖技术的进步。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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