刀片电池在储能领域的应用及聚阴离子钠电产业化进程

刀片电池在储能领域的应用及聚阴离子钠电产业化进程

储能系统面临着经济性和安全性的双重挑战。刀片电池和聚阴离子钠电作为两种新型电池技术，正在为储能领域带来新的解决方案。

刀片电池在储能领域的应用

刀片电池是一种新型的锂电池设计，这种设计将电池单体排列在一个长条状的外壳内，以提高电池组的结构强度和安全性。由于刀片电池采用了更加紧凑的设计，因此可以在相同体积内容纳更多的电池单体，从而提高了电池组的能量密度，适合于储能领域对于能量密度的要求。同时采用了更加均匀的散热设计，有效降低了电池组的温度，延长了电池的使用寿命，生产成本相对较低，可以降低储能系统的建设成本。

目前储能系统面临的挑战有经济性、安全性。经济问题和储能寿命强相关，储能系统售后服务周期较长，寿命较短，特别是光伏产品一般寿命为25年但储能系统在这期间可能需要换好几波储能系统。同时安全性问题也尤为重要， 无论是使用还是生产过程中都会出现火灾的隐患。同时温度也对电芯的寿命有较大的影响，在实际储能应用中不同环境下，储能系统的实际循环寿命不足经济循环寿命的一半。电芯在实际应用中系统温度分布不一，从而影响到安全与寿命。

刀片电芯拥有更宽大和较薄的优势，能够使得散热功率更大，更容易通过穿刺实验，同时拥有更好的安全性能，通过立方的算法可以看到，立方的刀片电芯相比其他280电芯的散热功率高出2.23倍。立方刀片电池是两边出极耳同时在正负极顶盖布设多个防爆阀，缩短长度、宽度方向上泄气路径，同时通过了过充、UL9540A失热控等极端安规认证。

电芯充放电过程中极耳位置发热温升最大，280电芯正负极耳在同一侧，最大发热源集中在电芯顶部，造成电芯上下温差，大刀片电池为双头出极耳设计，最大的发热源不重叠，电芯温升更小，温度更均匀。当前280电芯的散热方式为底部散热，导致电芯温差较大，导致循环寿命缩短，刀片电芯竖着排放上下均有散热装置，使得电芯温度均匀，相较于底部散热提升了67%左右的散热功耗。

传统的280电芯采用卷绕工艺，产生“C角”极片内外层应力不一致，存在风险，而刀片电芯采用堆叠工艺不存在“C角”，使得稳定性更好同时循环性能也更好。除了采用堆叠工艺外，还优化了各项材料，同时也进行了补锂的工艺，保障了万次级循环的措施。

280电芯与刀片电芯对比一览

使用刀片电池搭建模组，使得X、Y、Z轴都多出1mm的空间，空间利用率更高，同时pack体积能量密度提升

刀片电池更容易实现CTS结构，实现更高的系统能量密度。

相比同样容量的储能系统，刀片电池能节省出更多空间

立方飞黄1号375Ah磷酸铁锂电池，此前提及的优点以及万次循环寿命在此电芯均有体现。以上是实测数据，充放电以及散热对比测试。主要用于大型储能与工商业储能，在家庭储能中限制较多。

聚阴离子系钠离子电池产业化进程

立方应龙1号聚阴离子系钠离子软包电池，容量为37Ah，钠离子对比锂离子容量偏低，经过测试无论是性能还是稳定性均较优秀，同时钠离子电芯比锂离子电芯安全性更高。

安全性测试一览

在测试过程中1C充放循环1100次，容量保持率和能量保持率几乎无衰减，能量效率95%以上。聚阴离子系钠离子电池支持5C充电倍率，10C放电比＞95%，-40℃环境下＞83%，同时支持-20℃环境下充电，同时在低温环境下纳电性能较好。温度测试中通过高低温测试可以看到所测试温度范围内最低容量不低于83%。

钠离子相比锂离子电芯安全性更高，同时钠电池可以放到0V电压，在运输过程中更加安全。

0.2C到3C充电曲线以及温升曲线。放电倍率曲线以及温度曲线

在45℃下循环后容量保持为99%。聚阴离子系钠离子电池规格，其标称电压相较于锂离子电池较低，同时能量密度也较低。

聚阴离子系钠离子电池实际应用案例

聚阴离子系钠离子电池在高安全要求、低温地区等领域应用广泛。聚阴离子系钠离子电池已有实际项目。

总结

本次演讲针对大型储电系统当前存在的温差不均及实际循环寿命低于理论寿命的问题，介绍刀片电池方案在大储应用的优势；针对钠电耐低温、高倍率、高安全性的优点与能量密度偏低的不足，介绍钠电在家储、工商业储、船舶动力等方面应用的解决方案。

通过湖南立方新能源品质中心兼钠方销售中心副总经理蒙臣宝的演讲可以看到，目前钠离子电芯的发展现状以及未来，聚阴离子系钠离子电池虽在能量密度上还不及锂离子电池，但在安全性、倍率性以及高低温环境下有更好的表现，期待聚阴离子系钠离子电池与刀片电池结合，在未来能有更好的发展。