电池技术：新型储能电池–电芯技术路线

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电池技术：新型储能电池–电芯技术路线

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https://ner.jgvogel.cn/c/1392/1392383.shtml

储能电池的电芯技术是决定电池性能的关键因素，直接关系到能量密度、功率密度、循环寿命、安全性和成本等核心指标。随着可再生能源渗透率的不断提升，储能电池技术正朝着大容量、宽薄化和高安全性的方向快速发展。本文将为您详细介绍当前储能电池电芯技术的主要发展方向。

大容量电芯技术

随着可再生能源渗透率的不断提升，为了保证新型电力系统的的长期稳定性，所需配置储能的时长将越来越长，长时储能的需求将在未来的电力系统中不断催生。伴随储能系统时长走向4小时、8小时，单体储能电站的电量也将从百MWh迈向GWh时代。

以1GWh的储能电站为例，使用24年新进入市场的314Ah电芯，整个电站需要监控和管理的电芯数量达到100万颗。巨量的电芯，从电芯的监控管理，到单个储能产品的监控管理，再到整个电站的监控管理，都带来极大挑战。集成度更高、一致性更好的电芯是解决路径之一，提升电芯Ah数成为行业发展共识。

目前，大容量电芯技术正在快速发展，并且已经取得了一些重要的突破。大部分电池制造商已经开始生产300Ah以上的大容量电芯。比如，瑞浦兰钧的问顶系列320Ah、345Ah，海辰储能、鹏辉能源、楚能新能源的320Ah，部分厂家还在开发350Ah电芯。

得益于能量密度的提升，大电芯在电芯、系统集成、产线投资方面都大幅降低投资成本。此外，大电芯带来的储能系统产品，能量密度得到提升，大幅降低项目占地面积。使用大电芯可以将20尺储能标准柜的电量提升到6MWh。相比使用280Ah电芯的20尺单箱3.44MWh储能系统，能量密度、单位面积电量提升了45%。

电芯结构宽薄化技术

电芯宽薄化技术的原理是通过调整电芯的几何尺寸，公众号动力电池BMS,特别是厚度和宽度，来优化电池内部的电极材料分布和离子传输通道。具体来说，减小电芯的厚度可以缩短离子在电极之间的迁移距离，从而提高电池的充放电速率。同时，增大电芯的宽度可以在不增加体积的情况下增加电极材料的面积，从而提高电池的总能量密度。

目前，叠片工艺是大电芯宽薄化的必选制造工艺。280Ah电芯使用卷绕工艺，使用2个卷芯在71173平台下实现280Ah。继续增加体积提升电芯单体电量，卷绕工艺的弱点将被放大，例如极耳变形、圆弧角处应力集中、膨胀力、电解液浸润、电流密度均匀性等。Z字折叠的叠片工艺，由于无圆弧设计，解决了极耳变形、圆弧角应力集中，以及由此引出的更大膨胀力问题。因此，叠片工艺赋能大电芯降低故障率。

使用叠片工艺能为电芯隔膜提供4个方向的浸润，缩短注入电解液后的静置时间，提高电芯生产效率。叠片工艺下还可使用全极耳设计，带来更高的电流密度均匀性，从而提升大电芯的电流承载能力。因此，叠片是现阶段匹配大电芯的最优选择之一。进一步提升叠片生产节拍、增大叠片尺寸、提升制造良率是充分兑现大电芯成本、性能优势，提高产业高质量发展的方向。

大电芯安全技术

安全是电化学储能产业健康、高质量发展的基石。温度是电芯安全运行的首要参数。为了攻克大电芯的高产热所带来的安全挑战，采用低粘高导电解液，降低液相阻抗；多元掺杂磷酸铁锂正极和低表面缺陷石墨负极，减少热效应、提升热稳定性和结构稳定性；低直流内阻（DCR）；更新的电芯结构，提升电芯隔膜与电芯壳体之间的散热通道特性；都是各个电芯厂家提高大电芯自身安全性的技术手段。

EIS电化学阻抗谱和高精度状态观测是BMS的重要发展方向。单电芯内置先进BMS的方案，只有通过超大电芯才能在空间、性能和成本之间求得最优解。集成在电芯内部的BMS方案不仅能提升BMS的检测精度、还增加了BMS的检测维度。基于状态观测模型的数字孪生技术，将大幅提升从电芯到系统的预测性维护准确度。