蜂巢能源全球首創(chuàng )熱復合飛疊技術(shù)，實(shí)現儲能短刀電芯高效高質(zhì)量生產(chǎn)

當前，儲能行業(yè)洗牌跡象日益明顯。上一代電芯的性能、成本瀕臨極限，下一代“大容量”趨勢下、研發(fā)制造將受瓶頸制約，企業(yè)彎道超車(chē)機會(huì )悄悄來(lái)臨。

儲能向“大”而生 刀片橫向切入市場(chǎng)

在全球新能源浪潮之下，儲能裝機量和技術(shù)都在邁入新平臺，儲能企業(yè)也就此邁入技術(shù)、研發(fā)實(shí)力全面比拼新階段。

隨著(zhù)眾多采用5MWh儲能系統的項目成功投運，儲能行業(yè)已經(jīng)步入了300+Ah電芯后時(shí)代。為了進(jìn)一步降低成本，電芯市場(chǎng)的競爭愈加激烈，多家企業(yè)推出了500+Ah以上、甚至700+Ah的儲能大電芯。

在儲能電芯向“大”而生的道路上，電池安全風(fēng)險正在提高。也許，這也正是電池領(lǐng)域全面洗牌的起點(diǎn)。

以當前儲能電池標準化產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，同樣的尺寸下，314Ah的溫度比280Ah電芯溫升更加明顯，這意味著(zhù)電芯熱失控的風(fēng)險加大。而在目前的生產(chǎn)技術(shù)下，大容量必然意味著(zhù)尺寸也做越大，那么電芯中心點(diǎn)的溫度將會(huì )更高、熱管理更難以控制。

“儲能未來(lái)最需要的，是更安全的、性能更高的電芯，未來(lái)市場(chǎng)空間更大的電芯。”其中更高的性能，就是需要符合當前高能量密度、長(cháng)壽命等需求，蜂巢能源楊紅新表示。

為了滿(mǎn)足行業(yè)降本，蜂巢能源也在探索如何在20尺集裝箱儲能系統實(shí)現更高能量密度。為此，在2021年進(jìn)入儲能市場(chǎng)之時(shí)，蜂巢能源就選擇了500mm長(cháng)度、215mm高的最佳尺寸，定向開(kāi)發(fā)了刀片形狀儲能專(zhuān)用電芯，開(kāi)辟了非標電池產(chǎn)品路線(xiàn)。

采用這種短刀電池所打造的儲能系統，不僅可以省去Pack結構零部件、降低用料成本，也推動(dòng)了整體項目占地面積和初始投資成本的下降。

而短刀電池不僅是外觀(guān)的改變，其制造工藝也需要隨之發(fā)生變革。為此，蜂巢能源以其獨創(chuàng )的熱復合飛疊技術(shù)，找到了儲能電芯的發(fā)展方向。

從需求端定義儲能方向

“儲能大電芯的未來(lái)，一定是疊片技術(shù);而疊片的未來(lái)，一定是熱復合飛疊技術(shù)。”

作為一款非標產(chǎn)品，若要真正實(shí)現量產(chǎn)應用，往往付出的要比常規標準產(chǎn)品更多。而蜂巢能源蜂巢能源全球首創(chuàng )的的第三代疊片機——熱復合飛疊技術(shù)，使得大容量的長(cháng)刀儲能電池得以量產(chǎn)，并已經(jīng)成功推動(dòng)儲能電芯研發(fā)到了第三代。

在蜂巢能源的儲能電池專(zhuān)屬產(chǎn)線(xiàn)——四川成都基地，成功孵化除了蜂巢能源三代儲能產(chǎn)品：首代325Ah電芯，當前正在量產(chǎn)交付的350Ah，以及下一代770Ah大電芯。

蜂巢能源楊紅新指出，客戶(hù)端對儲能電池的需求無(wú)非三點(diǎn)，第一是成本;第二是安全;第三是性能。而蜂巢的儲能電芯也是從滿(mǎn)足這三個(gè)方向定向開(kāi)發(fā)。

首先，同樣是300+Ah儲能大電芯，蜂巢能源目前已量產(chǎn)的350Ah儲能電芯，可以令20尺儲能系統箱單箱容量高達6.9MWh，比現在市面廣泛應用的5MWh儲能系統成本降低5%，占地面積可以降低28%，為業(yè)主帶來(lái)一次性投資成本和全生命周期成本的降低，因而也贏(yíng)得海內外客戶(hù)的訂單。目前除了上海某大數據中心已經(jīng)成功落地應用外，歐洲亞洲多個(gè)海外國家都在積極洽談中，尤其是以充分市場(chǎng)化競爭著(zhù)稱(chēng)的海外儲能市場(chǎng)，他們對蜂巢能源的認可，也印證了短刀儲能電池的先進(jìn)性。

其次，儲能安全更是業(yè)內電芯最底層需求。這也正是蜂巢能源短刀電池優(yōu)勢所在。據了解，目前方形電池生產(chǎn)仍以卷繞為主，而卷繞式生產(chǎn)出來(lái)的電池邊角可能發(fā)生褶皺，這些褶皺在反復充放電后會(huì )帶來(lái)析鋰、局部高溫等現象，繼而加大熱失控風(fēng)險。而蜂巢所采用的疊片技術(shù)生產(chǎn)短刀電池擁有更好的散熱和應力釋放效果，因此具有更好的安全性。

再次，若要打開(kāi)市場(chǎng)量產(chǎn)應用機會(huì )，產(chǎn)品性能一定要過(guò)硬。儲能收益要隨著(zhù)儲能調用率的提升而增長(cháng)，若沒(méi)有良好的響應速度、沒(méi)有更好的循環(huán)使用壽命，或者全生命周期的吞吐電量轉換效率低，那么儲能的收益將大打折扣。

只有這種短刀的形式，才可以實(shí)現系統端上下雙層液冷設計，對比傳統的71173方形尺寸溫度降低8度，溫控效果優(yōu)異。如此全生命周期的吞吐電量、循環(huán)壽命可提升10%。而一旦電芯發(fā)生單體熱失控，水冷系統可以快速打開(kāi)至最大容量，快速把溫度帶走，避免發(fā)生熱擴散影響其他電芯，把熱失控的危險控制在一顆電芯內。

蜂巢能源楊紅新認為，只要儲能未來(lái)是向大而生的，蜂巢能源目前已研發(fā)出最新款770Ah超大容量?jì)δ茈娦?，預計將在明年二季度末左右在成都基地量產(chǎn)。而這一電芯的厚度是350Ah電芯的兩倍，若要實(shí)現高效高質(zhì)量的生產(chǎn)，那么最高效率最安全的可能就一定是熱復合疊片技術(shù)。

制造端定義儲能智能制造 熱復合飛疊或成主流

“開(kāi)發(fā)出領(lǐng)先的產(chǎn)品只是第一步，成功的把產(chǎn)品制造出來(lái)才是更重要的。”楊紅新表示。

在短刀電池研發(fā)之初，業(yè)內并沒(méi)有飛疊技術(shù)經(jīng)驗可以借鑒，彼時(shí)蜂巢能源的刀片電池面臨著(zhù)制造效率、制造成本一系列的挑戰。

如今大容量、大尺寸的儲能電芯趨勢下，在蜂巢能源看來(lái)，傳統的卷繞是不可取的。它在電芯溫度控制面臨困境、給電芯本體帶來(lái)安全隱患。而且隨著(zhù)尺寸變大，即使是飛疊技術(shù)，很多生產(chǎn)設備臺面無(wú)法匹配，也會(huì )被生產(chǎn)效率困住產(chǎn)能。

而為了滿(mǎn)足350Ah儲能電芯的特殊使用環(huán)境，蜂巢能源自主開(kāi)發(fā)了一系列設備，并搭配AI人工智能檢測技術(shù)，推動(dòng)了熱復合疊片技術(shù)走向成熟，將產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化率提升到95%以上。

據了解，此前的Z字飛疊技術(shù)可能需要3到4臺設備才能夠完成生產(chǎn)，而蜂巢能源以“四合一”的高度集成，將幾臺設備功能整合到一臺設備中，正極、負極和隔膜一次性完全切片堆疊，顯著(zhù)提高了疊片效率和產(chǎn)品質(zhì)量，也降低了檢測等設備配置成本。

電芯的直焊制造工藝業(yè)省掉了很多的連接片、結構更加簡(jiǎn)單制造業(yè)更加容易，每片飛疊速度在0.2到0.25秒左右。而且熱復合疊片機采用單方向輸送，其速度和張力更加穩定，應力釋放效果更好，隔膜平整度更高，也意味著(zhù)電芯內部更穩定、可靠性也得到提升。

熱復合疊片5分鐘左右熱壓后，通過(guò)熱切給隔膜熱封邊、無(wú)需側邊貼膠，令隔膜有更好的表面平整度、更好的粘接性能、更好的可靠性，也進(jìn)一步降低了產(chǎn)品的制造成本。

此外，為了保障儲能產(chǎn)品將來(lái)的高可靠性長(cháng)壽命，蜂巢能源通過(guò)在產(chǎn)線(xiàn)配置832臺CCD攝像機和Hi-pot在線(xiàn)檢測裝置，搭配先進(jìn)的應用AI算法的視覺(jué)檢測技術(shù)，以超過(guò)1200個(gè)質(zhì)量控制點(diǎn)，可以定位對其精度和糾偏精度可分別控制在±0.3㎜、±0.2㎜以?xún)?，?shí)時(shí)監測識別和剔除不良品，解決電芯隔膜褶皺、對齊度不良等制造痛點(diǎn)，實(shí)現了生產(chǎn)過(guò)程100%缺陷不良檢測。

目前在成都基地，蜂巢能源共有四條產(chǎn)線(xiàn)，而每條產(chǎn)線(xiàn)240個(gè)工人在兩班倒模式下，可實(shí)現每個(gè)工人每年生產(chǎn)1.6萬(wàn)顆電芯的能力。對比業(yè)內的一線(xiàn)儲能產(chǎn)線(xiàn)。

綜合硬件和軟件的全面自研能力，蜂巢能源推動(dòng)了這種熱復合飛疊技術(shù)的大規模導入，提升了儲能電芯的生產(chǎn)效率，也構筑了蜂巢能源儲能電芯在安全、性能等方面的競爭力。

目前，儲能產(chǎn)業(yè)化轉型期已經(jīng)來(lái)臨，很多企業(yè)其實(shí)又重新站在了新的起跑線(xiàn)。結合產(chǎn)品研發(fā)和設備自研技術(shù)，蜂巢能源也許有機會(huì )憑借其全球化市場(chǎng)布局，在儲能發(fā)展新階段打開(kāi)新格局。