储能大电芯角逐，587Ah如何满足“既要也要又要”需求？-北极星储能网

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储能大电芯从起步到现如今百花齐放，也不过短短三年。但是企业对储能电芯的技术储备，和业界对于储能寿命的钻研，远远不止几年。

随着储能行业向“价值驱动”转变，电芯技术要求已从单纯的低成本，扩展至高能量密度（优化空间）、长循环寿命（摊薄成本）及高可靠安全性（保障稳定）等多元维度。聚焦新赛点，587Ah大容量电芯能否满足储能“既要也要又要”需求？

能量密度如何创“新高”？

储能电芯“大容量”的博弈已走向台前，几家头部储能厂商已开始就“毫米级”尺寸、个位数的能量密度差异等硬指标展开深层次较量。

储能“大”电芯的研发初心，无非是为了推动储能降本。而当前锂价已经接近触底，能量密度才是影响储能成本的关键。

其一，体积能量密度（单位Wh/L），强调在更少的空间内储存更多电量，从应用端来说是让储能电站布局更加紧凑、降低了用地成本，这也是越来越多储能集成商就单箱6.25MWh的容量达成统一战线的背后原因。为满足当下储能电站200MW/400MWh的主流设计方案，以50MWh标准分区，而每个分区配置8个6.25MWh储能系统，则可以实现空间利用率最大化。

其二，重量能量密度（单位Wh/kg），重视的是每千克重量内含储电容量，其数值高低直接关联到则可能影响到储能系统的运输成本。在这一层面来说，同样容量的储能系统，重量不同则将产生不同的运输成本，在保证安全的前提下，单位重量下能量密度越高，则成本越低。

在这两大“边界条件”框架之下，宁德时代率先在第三代500+Ah储能电芯实现突破，在73×275×215毫米的尺寸内实现了高达434Wh/L的能量密度，较上一代产品提升了近10%。就当前587Ah阵营来说，这也是当前的天花板。

大容量与高安全，不能兼得？

锂电池储能技术自起步以来，一直绕不开安全这一门槛。尤其在大电芯发展趋势下，储能电芯安全隐患会因内部电阻、产热等问题而被放大。而为了保障电芯的安全，很多大电芯制造工艺从“卷绕”转向了“叠片”，但同时也提升了制造BOM成本和量产周期。

当下，部分企业之所以选用叠片制造工艺，无非是因为传统卷绕电芯可能存在内部不平整、空间利用率下降的问题，进而会降低电芯能量密度。

但不可忽视的是，随着储能逐步走向电力现货市场，其调用频率必将显著增加，而在频繁充放电、或在过充过放滥用条件下，电池内部会产生气体、继而膨胀导致电池失效。但叠片生产的电芯给“气体”预留空间更小，气体膨胀可能会更显著，失效风险也更高。而且由于叠片方式的物理切断位数量多，自放电现象会随之增多，电芯的故障率也就越高。

而自放电是储能电芯失效主因，其占比接近70%！自放电失效比例的高低不仅决定了储能电池的使用寿命，更直接影响储能系统的年均运行天数。对于1500V系统（单簇416S）来说，当自放电失效率从5ppm升至30ppm时，系统可靠度将下降19.6%，这将导致年均运行天数减少134天。

据悉，宁德时代已经通过迭代化学体系，在材料体系、工艺控制和系统解决方案等维度上实现了重大突破，系统性解决了上一代卷绕工艺的关键技术瓶颈。宁德时代通过安全电解液、不扩散阳极、耐热隔离膜的“三维防御体系”，不仅提升了电芯的本征安全，尤其也可以应对调频等市场化应用对储能更加频繁地调用，更提高了储能面临过充过放等“滥用”的安全阈值。

寿命非玄学，真实可证才有真价值

在储能项目投资回报率的约束下，行业普遍将成本控制重心放在设备采购环节，却忽视了一个核心矛盾：作为支撑新能源消纳与电力系统稳定运行的关键技术，储能系统的设计年限最长仅10年、普遍都仅有6-8年，与光伏风电长达25年的理论寿命形成巨大落差！

从储能全生命周期运营角度来看，除了设备成本本身之外，降低度电成本、提升储能每度电的收益才是关键，其核心则在于延长储能系统的实际使用寿命。只要储能系统的全生命周期足够长，成功跨越6-8年的投资回收期后，其后续运营将进入边际成本趋近于零的持续性高收益阶段。

然而，中电联公布的2024年储能电站运行报告显示，行业整体充放电平均转换效率88.75%，但投运3年以上储能电站下降明显、综合效率已低于80%。在大电芯发展趋势下，“长寿命”似乎成了遥不可及的“理论目标”。

不过，业内也有案例打破了衰减“魔咒”。我国第一个新能源配建储能项目——国家风光储输示范工程，自2011年12月25日投运至今已平稳度过了15年。这既是我国电力储能规模化示范应用的起点，也是宁德时代储能事业的开端。该项目中宁德时代的16MWh锂电池储能系统，直到现在剩余容量仍保持在80%以上。

储能寿命的衰减主要原因是由于电芯不断循环使用，锂离子的消耗会带来电芯膨胀，而膨胀应力集中点会产生局部析锂，进而导致电芯寿命衰减。宁德时代的解法是从材料体系上去应对以上痛点，其中采用低应变石墨、高强粘结剂以及低产气电解液等，构筑更坚挺的SEI层，从而有效控制了电芯产气水平、降低了电芯膨胀，同时也降低了储能电芯自放电。

结语

我国锂电池自1998年商业化量产至今近三十年，其中储能应用发展已逾十年。伴随市场经验积累，企业持续反哺技术研发，推动着储能行业逐步走向成熟。

从近三十年的锂电池储能发展历程来看，储能电芯的研发，其实就是要通过推导找到能量密度、寿命与安全的平衡点。而从市场应用端来说，行业不能再以低价论英雄，而需要经得起时间、安全与效益三重考验的储能产品。

( 来源: 北极星储能网作者: Lareina )

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