固態(tài)電池作為新一代儲能技術(shù),因其高能量密度、高安全性和長循環(huán)壽命等優(yōu)勢,正迅速嶄露頭角。
目前,儲能廠商在同質(zhì)化競爭中急需尋找差異化突破點。在大容量和長壽命成為行業(yè)標(biāo)配的背景下,固態(tài)電池正成為部分企業(yè)吸引終端市場和資本關(guān)注的重要亮點。
近期,一批儲能項目并網(wǎng)、開工、落地,其中就有中國石油首座100千瓦/124千瓦時固態(tài)電池儲能電站并網(wǎng)。
據(jù)了解,該產(chǎn)品能量密度可達280瓦時/千克,儲能電芯通過穿刺、槍擊測試不爆炸不燃燒,可在零下40攝氏度極端環(huán)境下正常運行。由1個電池艙和1個升壓一體艙構(gòu)成,設(shè)計循環(huán)使用次數(shù)6000以上,使用壽命可達10年以上。
華北油田王三站各類用能設(shè)備共計11臺套,年耗電量約96萬千瓦時。在電站投運后,作為補充電源,單月預(yù)計可向站內(nèi)油井供電6000余千瓦時,采用綠電充放和油田電網(wǎng)峰谷套利兩種運行模式。
不僅僅是這一個項目,今年以來還有不少儲能項目應(yīng)用了固態(tài)電池,全面覆蓋發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)三大場景。這里都指的都是半固態(tài)電池。
例如,喬治費歇爾金屬成型科技4.5MW/8.94MWh儲能項目、中車株洲所承包的中電建新疆巴里坤156MW/624MWh儲能項目、浙江龍泉磷酸鐵鋰儲能示范項目、嘉興市悉科1237產(chǎn)業(yè)園466kWh固態(tài)電池儲能項目均是半固態(tài)電池電芯。
這些項目的實施,驗證了半固態(tài)電池在儲能系統(tǒng)中的可行性。2024年,儲能進入了“GWh時代”,半固態(tài)電池的到來,為未來GWh電站應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
這也完全符合工信部就新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案中明確提到的:重點布局儲能用固態(tài)電池。
然而,對于儲能項目,就目前而言,其安全性成為用戶最關(guān)注的話題。要知道,一個儲能電站的電芯數(shù)量遠大于車輛動力電池包內(nèi)的電芯數(shù)量。
因此原本著火概率較低的電芯,在數(shù)量超大的情況下組成超大系統(tǒng),會增加整個電站的起火概率。
今年以來,僅9月份,就有多項儲能火災(zāi)事故發(fā)生,寧德時代鋰電生產(chǎn)基地起火,阿里云數(shù)據(jù)中心火災(zāi),美國圣地亞哥儲能系統(tǒng)大火連燒13個小時等。
根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會的統(tǒng)計數(shù)據(jù),2023年,由電池導(dǎo)致的非計劃停運次數(shù)為337次,占比達到32.72%?,電池已成為電化學(xué)儲能非計劃停運的主要因素?。
那么,半固態(tài)電池的儲能項目出現(xiàn),能否提升安全性?
相較于傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池,半固態(tài)電池采用固-液混合電解質(zhì)設(shè)計,減少了易燃液態(tài)電解質(zhì)的使用量,從而降低了熱失控和起火的風(fēng)險。此外,固態(tài)成分有助于抑制鋰枝晶的生長,進一步提升電池的安全性能。
然而,半固態(tài)電池仍含有部分液態(tài)電解質(zhì),安全性雖稍優(yōu)于傳統(tǒng)液態(tài)電池,但完全未達到全固態(tài)電池的水平。
因此,在儲能項目中,半固態(tài)電池被視為在安全性和技術(shù)成熟度之間取得平衡的過渡方案。
這也基本符合產(chǎn)業(yè)界的共識,以“梯次滲透”的方式逐步完成固態(tài)電池的裝機應(yīng)用。由此,固態(tài)電池發(fā)展依然遵循半固態(tài)-準(zhǔn)固態(tài)-全固態(tài)鋰電池路線。
在這個過程中,全固態(tài)電池的工藝最為復(fù)雜,技術(shù)難度較高,不少電池企業(yè)將2027年定為實現(xiàn)全固態(tài)電池規(guī)?;慨a(chǎn)節(jié)點。
而半固態(tài)電池,由于與液態(tài)電池產(chǎn)線和供應(yīng)鏈高度重合,工藝簡單等優(yōu)勢,量產(chǎn)也更容易實現(xiàn)。
2024年,蜂巢能源、太藍新能源、清陶能源等電池企業(yè)紛紛推出半固態(tài)電池產(chǎn)品。
在產(chǎn)能規(guī)劃上,據(jù)CESA儲能應(yīng)用分會的不完全統(tǒng)計,今年前8個月,我國新增半固態(tài)電池擴產(chǎn)項目7個,總投資額超160億元。
例如,鵬輝能源擬投資建設(shè)年產(chǎn) 10GWh 儲能電芯及系統(tǒng)集成項目和年產(chǎn)1GWh的半固態(tài)電池項目,其中儲能項目固定資產(chǎn)投資約18億元,半固態(tài)電池項目固定資產(chǎn)投資約5億元。
陽光電源宣布與中科院物理所天目湖先進儲能技術(shù)研究院有限公司合作,共同研發(fā)并生產(chǎn)年產(chǎn)5GWh的鋰、鈉離子電池智慧儲能集成系統(tǒng),用以滿足工商業(yè)儲能與戶用儲能市場的巨大需求。
在動力電池領(lǐng)域,2024年更是被稱作半固態(tài)電池裝車元年。
蔚來、上汽、廣汽等車企均已發(fā)布半固態(tài)電池方案并部分實現(xiàn)裝車。通過中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟統(tǒng)計的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),2024年上半年,我國半固態(tài)電池累計裝車量達2154.7 MWh。
不可否認的是,在固態(tài)電池普遍處于研發(fā)和中試階段的當(dāng)下,半固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展確實走上了快行道。
然而,中國電池產(chǎn)業(yè)研究院院長吳輝認為,從性能上看,半固態(tài)電池對于電池能量密度并沒有特別明顯的提升,雖然現(xiàn)在許多企業(yè)都在積極生產(chǎn)半固態(tài)電池,但未來肯定還是會走上全固態(tài)路線。
寧德時代創(chuàng)始人曾毓群認為,“全固態(tài)電池的技術(shù)成熟度用從1-9進行表示的話,那么目前固態(tài)電池行業(yè)最高水平在4左右?!?/p>
不過,即使全固態(tài)電池技術(shù)成熟,目前從應(yīng)用端來看,首選還是電動汽車,儲能的全固態(tài)電池應(yīng)用還要耐心等待,畢竟其經(jīng)濟性有待提升。