淺析儲(chǔ)能電池多元化技術(shù)升級(jí)趨勢(shì)

儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)社會(huì)碳減排的重要實(shí)現(xiàn)手段，是未來(lái)零碳社會(huì)不可或缺的能源新基建。儲(chǔ)能下游應(yīng)用場(chǎng)景多樣，不同場(chǎng)景對(duì)核心部件如儲(chǔ)能電池裝置的選型也各有差異。

GGII根據(jù)終端應(yīng)用場(chǎng)景差異，將儲(chǔ)能劃分為電力儲(chǔ)能、通信儲(chǔ)能、戶用家儲(chǔ)、便攜式儲(chǔ)能四大類(lèi)。不同場(chǎng)景儲(chǔ)能市場(chǎng)對(duì)鋰電池產(chǎn)品的關(guān)注點(diǎn)不同，但對(duì)于鋰電池產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)在儲(chǔ)能領(lǐng)域大規(guī)模的應(yīng)用核心仍是降低成本。

不同儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)品性能要求分析

資料來(lái)源：高工產(chǎn)研新能源研究所（GGII），2022年7月

戶用家儲(chǔ)：

50-100Ah中短期仍為主流，循環(huán)壽命與高安全性是核心。

受終端使用習(xí)慣決定，戶用家儲(chǔ)系統(tǒng)容量普遍在5-20KWh。產(chǎn)品平臺(tái)高壓化是戶用家儲(chǔ)產(chǎn)品發(fā)展重要趨勢(shì)。

相比低壓系統(tǒng)，高壓電池通過(guò)多個(gè)電芯串聯(lián)實(shí)現(xiàn)電池包層面高壓化。使用相同容量的電池，高壓系統(tǒng)電流較小，對(duì)系統(tǒng)干擾更小，轉(zhuǎn)化效率更高。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，高壓混合逆變器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)化，尺寸小重量輕，故障率更低。

這使得50-100Ah產(chǎn)品更具優(yōu)勢(shì)：

1）帶電量和尺寸空間有限前提下，電池通過(guò)串聯(lián)可獲得更高的系統(tǒng)電壓；

2）電芯串聯(lián)可省去DC-DC模塊，系統(tǒng)產(chǎn)品成本能夠做到更低；

3）產(chǎn)品方案更加成熟。綜上所述，50-100Ah中短期仍為戶用家儲(chǔ)的主流。

產(chǎn)品性能上，戶用家儲(chǔ)對(duì)電芯的要求集中在長(zhǎng)循環(huán)壽命、寬溫度工況、充放電倍率和高體積能量密度等方面。

循環(huán)壽命：家庭儲(chǔ)能質(zhì)保普遍在8-10年，部分高端機(jī)型質(zhì)保達(dá)10年以上，要求循環(huán)壽命實(shí)現(xiàn)6000次以上@80%，高端型號(hào)質(zhì)保要求10000次以上@80%；

寬溫度工況：目前要求-10℃仍可正常充放電，未來(lái)要求進(jìn)一步降低至-20℃，以滿足歐洲、北美等高緯度或高海拔地區(qū)需求。

充放電倍率：戶用光伏/風(fēng)電結(jié)合家庭儲(chǔ)能成為海外家庭儲(chǔ)能的主要使用方式，電芯倍率在0.5-1C水平。

未來(lái)，戶用家儲(chǔ)電芯循環(huán)要求將達(dá)到6000次以上，倍率要求達(dá)到1C充放電。

下一代戶用家儲(chǔ)電芯將是更長(zhǎng)循環(huán)、更高倍率的產(chǎn)品型號(hào)。

全球戶用儲(chǔ)能產(chǎn)品主要電芯方案（部分）

資料來(lái)源：高工產(chǎn)研新能源研究所（GGII），2022年8月

電力儲(chǔ)能：

朝大容量電芯發(fā)展，去模組化大勢(shì)所趨。

電力儲(chǔ)能應(yīng)用于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和工商業(yè)側(cè)等領(lǐng)域，具體產(chǎn)品可分為容量型和功率型。

其中容量型應(yīng)用場(chǎng)合要求電芯和系統(tǒng)具備高循環(huán)壽命和寬泛的工作溫度范圍。功率型儲(chǔ)能需要實(shí)現(xiàn)短時(shí)間充放電功能，需要高倍率充放電，對(duì)循環(huán)壽命和倍率要求優(yōu)先于能量密度。

電力儲(chǔ)能電芯路線包括方形/圓柱/軟包+鐵鋰/三元/鈦酸鋰。基于安全性、循環(huán)壽命和監(jiān)管政策等考慮，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)多數(shù)采取方形鐵鋰路線。

此外，2021年美韓澳等地三元儲(chǔ)能電站失火事故頻發(fā)，使得特斯拉、LG等巨頭也切入磷酸鐵鋰電池，推動(dòng)海外用戶對(duì)磷酸鐵鋰的認(rèn)同度與市場(chǎng)滲透率提升。

短期內(nèi)各產(chǎn)品路線仍將共存發(fā)展，相互補(bǔ)充。但從安全性角度看，國(guó)內(nèi)電力儲(chǔ)能鋰電池的主流路線中長(zhǎng)期仍為方形+磷酸鐵鋰路線。

電芯方面，儲(chǔ)能電芯向大容量、長(zhǎng)循環(huán)壽命方向升級(jí)趨勢(shì)明顯。

頭部企業(yè)最新代儲(chǔ)能電芯均為長(zhǎng)循環(huán)大容量型號(hào)，主流電力儲(chǔ)能大電芯產(chǎn)品容量已達(dá)280Ah以上，最高循環(huán)壽命達(dá)到12000次，能量密度普遍在150Wh/Kg以上。

大電芯在電力儲(chǔ)能應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯：

1）大電芯更容易獲得高體積能量密度；

2）PACK端零部件使用量減少，有利于成本下降；

3）大電芯更易獲得高容量；

4）安全性提升；

5）集成領(lǐng)域裝配工藝簡(jiǎn)化。

現(xiàn)階段磷酸鐵鋰電池主要采用標(biāo)準(zhǔn)化模式生產(chǎn)，行業(yè)主流體系集中在L80/100/125/170/200等體系（即保證在長(zhǎng)寬一定的條件下，通過(guò)調(diào)整電芯的高度，進(jìn)行不同電芯容量的分配，進(jìn)而達(dá)到最優(yōu)化生產(chǎn)的目的）。模組則向高集成化、大體積化方向發(fā)展。

電力儲(chǔ)能電芯發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

資料來(lái)源：高工產(chǎn)研新能源研究所（GGII），2022年1月

便攜式儲(chǔ)能：

多元技術(shù)并存，容量集中在2500-3500mAh產(chǎn)品。

便攜式儲(chǔ)能在設(shè)計(jì)理念和使用場(chǎng)合方面與消費(fèi)電子3C重合度較高，因此便攜式儲(chǔ)能受消費(fèi)電子3C鋰電池供應(yīng)鏈影響明顯，技術(shù)路線多樣。

整體看，便攜式儲(chǔ)能電芯仍以圓柱18650電芯為主，圓柱21700及更大圓柱已在部分帶電量要求更為苛刻的場(chǎng)合小批量應(yīng)用。

除圓柱外，部分生產(chǎn)軟包和方形電芯國(guó)產(chǎn)鋰電池品牌也在便攜式儲(chǔ)能需求增長(zhǎng)刺激下加大下游客戶的開(kāi)拓，使得軟包和方形在便攜式儲(chǔ)能應(yīng)用比例提升。

盡管如此，由于軟包電池一致性暫難以滿足需求，使得軟包在便攜式儲(chǔ)能市場(chǎng)滲透率難有較大幅度提升。

便攜式儲(chǔ)能產(chǎn)品路線現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)來(lái)源：高工產(chǎn)研新能源研究所（GGII），2022年8月

從電池材料體系看，三元和鐵鋰均有大批量使用，其中三元代表廠商包括LG化學(xué)、三星SDI、比克和億緯鋰能。

上述企業(yè)在過(guò)去消費(fèi)電子3C鋰電池方面已形成強(qiáng)大的產(chǎn)品能力，并通過(guò)該優(yōu)勢(shì)順勢(shì)導(dǎo)入便攜式儲(chǔ)能市場(chǎng)，成為該領(lǐng)域出貨的主力。

磷酸鐵鋰電池的代表企業(yè)包括利維能、鵬輝等國(guó)產(chǎn)消費(fèi)鋰電池企業(yè)。

便攜式儲(chǔ)能選型考慮成本和性能兩大塊。

成本方面，廠家對(duì)電芯成本要求苛刻，以NCM-18650電芯為主，未來(lái)低電量（≤0.5KWh）產(chǎn)品將逐步切換成國(guó)產(chǎn)鐵鋰甚至錳酸鋰、鈉離子電芯。

性能方面，便攜式儲(chǔ)能單機(jī)帶電量和質(zhì)保期的提升要求鋰電池向大容量和長(zhǎng)循環(huán)方向升級(jí)，圓柱電芯容量逐步提升至3Ah以上，循環(huán)壽命提升至800次以上。

通信儲(chǔ)能：

標(biāo)準(zhǔn)程度高，4850和48100成主流，循環(huán)壽命和倍率要求門(mén)檻低。

通信儲(chǔ)能主要用于4G、5G等通訊基站的備用電源。

由于下游市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，該領(lǐng)域使用的鋰電池組主要為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，以48V50Ah和48V100Ah等產(chǎn)品型號(hào)為主流。

過(guò)去通信基站備電儲(chǔ)能主要為鉛蓄電池，但鉛蓄電池產(chǎn)品對(duì)環(huán)境存在污染，且體積笨重、能量密度低，無(wú)法滿足5G基站和皮基站等新一代通信技術(shù)的應(yīng)用需求，未來(lái)鋰電池和鈉電池有望成為通信儲(chǔ)能電池的主流選擇。

通信（基站）儲(chǔ)能電池對(duì)能量密度、循環(huán)壽命、倍率要求一般，比如通信備電循環(huán)達(dá)到2000次即可，倍率普遍在0.5C，但對(duì)電池成本、安全性與標(biāo)準(zhǔn)化較為敏感。

基于成本與穩(wěn)定性考量，LFP在中短期仍為通信儲(chǔ)能的主流選擇，但鈉離子電池以及退役電池（在一致性得到保障的前提下）應(yīng)用范圍有望逐步擴(kuò)大。

通信（基站）對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)品要求

資料來(lái)源：高工產(chǎn)研新能源研究所（GGII），2022年8月

基于儲(chǔ)能行業(yè)長(zhǎng)期的發(fā)展趨勢(shì)，專(zhuān)注于儲(chǔ)能電芯的老牌企業(yè)及新進(jìn)入企業(yè)需從戰(zhàn)略高度上思考以下問(wèn)題：

審核編輯：劉清