全面解讀鋰電池儲能電芯產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀

儲能系統(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)將集成后的儲能系統(tǒng)，交付給終端客戶。 ? ?

根據(jù)應(yīng)用場景不同，儲能可以分為電源側(cè)儲能、電網(wǎng)側(cè)儲能、用戶側(cè)儲能等。電源側(cè)儲能主要起到平滑新能源出力波動、調(diào)頻等功能;電網(wǎng)側(cè)儲能主要提供系統(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。 儲能電池Pack由電芯組成，電芯是電化學(xué)儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，很大程度上決定了儲能系統(tǒng)的安全、效率和成本。 隨著市場的成熟，儲能系統(tǒng)在用戶側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)等各類場景的應(yīng)用不斷深化，儲能電芯也日漸走向?qū)I(yè)化深水區(qū)——即圍繞更低度電成本、更長循環(huán)壽命、更高安全性能，電芯的設(shè)計研發(fā)、工藝選擇和制造路徑，都更加專屬化，與動力電池的差異越發(fā)明顯。 目前，儲能電池主要以磷酸鐵鋰電池為主。按照外形分類，儲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。

電源側(cè)/電網(wǎng)側(cè)儲能、工商業(yè)儲能方面，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)控精度實現(xiàn)提升。 戶用儲能及便攜式儲能、通信儲能、小型工商業(yè)儲能等方面，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)量多能夠通過串聯(lián)提升系統(tǒng)電壓，降低電流，降低對系統(tǒng)的干擾程度，提升放電效率。

戶儲電芯趨勢：圓柱成重要方向

目前，在戶用儲能領(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，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及便攜儲能系統(tǒng)。 第四，更小的單體電芯容量，適用于戶儲高壓系統(tǒng)。當(dāng)前，戶用儲能市場仍主要在海外。歐洲戶儲市場，尤其是北歐+德語區(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。電壓平臺升高，若要保證總的儲能系統(tǒng)容量不變，則電芯需要更小的容量。低壓平臺的儲能電芯多為100Ah，而高壓平臺逐漸向50Ah過渡。 電芯單體容量更小，意味著需要串聯(lián)更多的電芯，對電池廠商電芯產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性提出更高要求。

大儲電芯趨勢：“大”行其道

目前，大型儲能電芯的一個突出趨勢是朝著大容量方向發(fā)展。包括寧德時代、億緯鋰能、鵬輝能源、遠(yuǎn)景動力、瑞浦蘭鈞等在內(nèi)的頭部廠商，均在積極推出大容量、長循環(huán)電芯。 儲能電站規(guī)模越來越大，大電芯在電力儲能應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢明顯：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)域裝配工藝簡化。 目前，280Ah是大電芯的主流產(chǎn)品。該型號最早由寧德時代于2020年推出。得益于其在儲能市場的龍頭地位，下游系統(tǒng)集成商形成了以280Ah為標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計方案。為了撬動或拓展市場，其他廠電池商紛紛跟進(jìn)280Ah。 從需求端來看，280Ah大容量電芯的滲透率已經(jīng)超過一半。部分業(yè)主對300Ah大電芯的關(guān)注度快速上升，華能、中國能建等業(yè)主方在其最新儲能電池招標(biāo)中均要求單體容量不低于280Ah。高工儲能獲悉，海辰儲能320Ah儲能電芯、國軒高科300Ah儲能電芯等已經(jīng)相繼獲得訂單。 從供給側(cè)來看，國內(nèi)已有海辰儲能、天合儲能、遠(yuǎn)景動力、鵬輝能源、瑞浦蘭鈞、?；履茉础|緯鋰能、楚能新能源、蜂巢智儲、國軒高科、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，基于儲能運用場景，儲能電芯還在循環(huán)次數(shù)、尺寸、制造工藝等持續(xù)“拉鋸”，基于儲能運用場景的專用電池“呼之欲出”。

容量向上 量產(chǎn)比拼

億緯儲能自去年對外發(fā)布了560Ah儲能電池---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能電芯。 容量向上的同時，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，海辰儲能（320Ah）、天合儲能(306Ah)、遠(yuǎn)景動力（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(325Ah，2023H2)、國軒高科（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。 而儲能大容量電芯量產(chǎn)競速外，眾多廠商在電芯性能進(jìn)行了突破。 遠(yuǎn)景動力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%，實現(xiàn)“單顆電芯一度電”，同時循環(huán)壽命高達(dá)12000次，滿足一天一次充放電25年安全可靠的運行要求。 海辰儲能320Ah新一代電力儲能專用電池，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能市場應(yīng)用發(fā)展模式。 鵬輝能源320Ah儲能電芯，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，在低溫能力上表現(xiàn)優(yōu)秀，可滿足-40℃存儲和-30℃放電。 天合儲能306Ah儲能電芯以“三減一補(bǔ)一智造”的創(chuàng)新技術(shù)，實現(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，某種意義上來說，300Ah+的產(chǎn)品是電芯友商用來與寧德時代差異化競爭的產(chǎn)品。

疊片/卷繞之爭

疊片工藝在300Ah以及以上容量電芯加速滲透。例如，億緯儲能推出的LF560K疊片電芯；蜂巢智儲推出了325Ah儲能疊片電芯；?；履茉赐瞥龅?75Ah大容量儲能電芯采用疊片式卷繞工藝；南都電源305Ah儲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)可實現(xiàn)0.2S/PCS的疊片速率，單臺疊片設(shè)備產(chǎn)能1.3GWh。這使得后續(xù)儲能電池超級工廠建設(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%。 基于儲能產(chǎn)品在更安全、更長循環(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)分析來看，疊片技術(shù)全模切極耳數(shù)量變?yōu)閮杀?，可解決電子電導(dǎo)的集流問題疊片取代卷繞，單極片長度縮短100倍，電芯生產(chǎn)總良率提升3%。此外，疊片技術(shù)可實現(xiàn)系統(tǒng)簡化，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，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卷繞工藝儲能電芯，在電芯升級方向進(jìn)行了突破。鵬輝能源透露其采用了獨家電解液設(shè)計配方和工藝，有效降低成膜內(nèi)阻，并實現(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以上電芯形成競爭之勢。

尺寸之論

值得一提的是，當(dāng)前300Ah及以上容量儲能電芯除了在容量、制造等實現(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)景動力、鵬輝能源推出的容量在280Ah至320Ah范圍內(nèi)的方形儲能電芯的尺寸長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，不同的還有國軒高科的300Ah電芯、海基新能源推出的375Ah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%，無需液冷設(shè)計，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)一是由市場競爭形成。例如動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系等電池尺寸是因為被市場所選擇，通過市場競爭所形成的。 也有專家提出，尺寸不是由系統(tǒng)來定義，也不是又電芯廠來定義。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，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，整個系統(tǒng)是需要重新設(shè)計的。 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，不對外售出儲能電池外；其余絕大部分電芯廠家仍是以電芯出貨為主要業(yè)務(wù)。 不過電芯廠家普遍反饋，使用300Ah及更大容量儲能電芯，可使20尺液冷集裝箱升級至5MWh+柜體，系統(tǒng)成本降低10%以上，同時5MWh+柜體可降低系統(tǒng)項目超10%的集裝箱量。

長壽命

儲能電池更長的循環(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)儲能電池循環(huán)壽命提升到10000次，儲能成本將降至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，可以帶來儲能系統(tǒng)在全生命周期度電成本的降低。 正是圍繞于市場的核心需求點，儲能電池企業(yè)都在加大投入開發(fā)循環(huán)壽命更長的電芯，不少企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出循環(huán)壽命10000次甚至12000次的儲能電芯。比如海辰儲能、遠(yuǎn)景動力、楚能新能源、天合儲能和南都電源相繼推出了12000次循環(huán)壽命的儲能產(chǎn)品。 業(yè)內(nèi)人士分析，儲能若實現(xiàn)長循環(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儲能電芯，便致力于電芯和系統(tǒng)成本雙降。億緯鋰能對外表示，LF560K配套儲能電站后，運營成本較常規(guī)的抽水蓄能電站更低，可滿足儲能市場大規(guī)模、高經(jīng)濟(jì)性需求。面向快速向前的儲能產(chǎn)業(yè)，大幅提高電芯壽命已成為行業(yè)重要發(fā)展方向。

儲能電芯行業(yè)專題報告：電芯專用化趨勢明顯，中國企業(yè)加速崛起（摘要）

全球儲能電池企業(yè)出貨情況

2022年國內(nèi)電池企業(yè)出貨排名

部分企業(yè)儲能電池海外認(rèn)證情況

編輯：黃飛

?