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蜂巢能源全球首創(chuàng)熱復(fù)合飛疊技術(shù),實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能短刀電芯高效高質(zhì)量生產(chǎn)

河北網(wǎng)絡(luò)廣播電視臺(tái)發(fā)布時(shí)間:2024-09-20 09:22:12

  當(dāng)前,儲(chǔ)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(shì)下、研發(fā)制造將受瓶頸制約,企業(yè)彎道超車(chē)機(jī)會(huì)悄悄來(lái)臨。

  儲(chǔ)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(chǔ)能裝機(jī)量和技術(shù)都在邁入新平臺(tái),儲(chǔ)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。

  隨著眾多采用5MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)的項(xiàng)目成功投運(yùn),儲(chǔ)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(jìng)爭(zhēng)愈加激烈,多家企業(yè)推出了500+Ah以上、甚至700+Ah的儲(chǔ)能大電芯。

  在儲(chǔ)能電芯向“大”而生的道路上,電池安全風(fēng)險(xiǎn)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(dāng)前儲(chǔ)能電池標(biāo)準(zhǔn)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,這意味著電芯熱失控的風(fēng)險(xiǎn)加大。而在目前的生產(chǎn)技術(shù)下,大容量必然意味著尺寸也做越大,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(chǔ)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(dāng)前高能量密度、長(zhǎng)壽命等需求,蜂巢能源楊紅新表示。

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

  采用這種短刀電池所打造的儲(chǔ)能系統(tǒng),不僅可以省去Pack結(jié)構(gòu)零部件、降低用料成本,也推動(dòng)了整體項(xiàng)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(dú)創(chuàng)的熱復(fù)合飛疊技術(shù),找到了儲(chǔ)能電芯的發(fā)展方向。

  從需求端定義儲(chǔ)能方向

  “儲(chǔ)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(fù)合飛疊技術(shù)。”

  作為一款非標(biāo)產(chǎn)品,若要真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用,往往付出的要比常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)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(jī)——熱復(fù)合飛疊技術(shù),使得大容量的長(zhǎng)刀儲(chǔ)能電池得以量產(chǎn),并已經(jīng)成功推動(dòng)儲(chǔ)能電芯研發(fā)到了第三代。

  在蜂巢能源的儲(chǔ)能電池專屬產(chǎn)線——四川成都基地,成功孵化除了蜂巢能源三代儲(chǔ)能產(chǎn)品:首代325Ah電芯,當(dāng)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,客戶端對(duì)儲(chǔ)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(chǔ)能電芯也是從滿足這三個(gè)方向定向開(kāi)發(fā)。

  首先,同樣是300+Ah儲(chǔ)能大電芯,蜂巢能源目前已量產(chǎn)的350Ah儲(chǔ)能電芯,可以令20尺儲(chǔ)能系統(tǒng)箱單箱容量高達(dá)6.9MWh,比現(xiàn)在市面廣泛應(yīng)用的5MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)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,因而也贏得海內(nèi)外客戶的訂單。目前除了上海某大數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成功落地應(yīng)用外,歐洲亞洲多個(gè)海外國(guó)家都在積極洽談中,尤其是以充分市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)著稱的海外儲(chǔ)能市場(chǎng),他們對(duì)蜂巢能源的認(rèn)可,也印證了短刀儲(chǔ)能電池的先進(jìn)性。

  其次,儲(chǔ)能安全更是業(yè)內(nèi)電芯最底層需求。這也正是蜂巢能源短刀電池優(yōu)勢(shì)所在。據(jù)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(fù)充放電后會(huì)帶來(lái)析鋰、局部高溫等現(xiàn)象,繼而加大熱失控風(fēng)險(xiǎn)。而蜂巢所采用的疊片技術(shù)生產(chǎn)短刀電池?fù)碛懈玫纳岷蛻?yīng)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(yīng)用機(jī)會(huì),產(chǎn)品性能一定要過(guò)硬。儲(chǔ)能收益要隨著儲(chǔ)能調(diào)用率的提升而增長(zhǎng),若沒(méi)有良好的響應(yīng)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(zhuǎn)換效率低,那么儲(chǔ)能的收益將大打折扣。

  只有這種短刀的形式,才可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)端上下雙層液冷設(shè)計(jì),對(duì)比傳統(tǒng)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(tǒng)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(kuò)散影響其他電芯,把熱失控的危險(xiǎn)控制在一顆電芯內(nèi)。

  蜂巢能源楊紅新認(rèn)為,只要儲(chǔ)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?jī)?chǔ)能電芯,預(yù)計(jì)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(xiàn)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(fù)合疊片技術(shù)。

  制造端定義儲(chǔ)能智能制造 熱復(fù)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(nèi)并沒(méi)有飛疊技術(shù)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,彼時(shí)蜂巢能源的刀片電池面臨著制造效率、制造成本一系列的挑戰(zhàn)。

  如今大容量、大尺寸的儲(chǔ)能電芯趨勢(shì)下,在蜂巢能源看來(lái),傳統(tǒng)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。而且隨著尺寸變大,即使是飛疊技術(shù),很多生產(chǎn)設(shè)備臺(tái)面無(wú)法匹配,也會(huì)被生產(chǎn)效率困住產(chǎn)能。

  而為了滿足350Ah儲(chǔ)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(shè)備,并搭配AI人工智能檢測(cè)技術(shù),推動(dòng)了熱復(fù)合疊片技術(shù)走向成熟,將產(chǎn)線自動(dòng)化率提升到95%以上。

  據(jù)了解,此前的Z字飛疊技術(shù)可能需要3到4臺(tái)設(shè)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(tái)設(shè)備功能整合到一臺(tái)設(shè)備中,正極、負(fù)極和隔膜一次性完全切片堆疊,顯著提高了疊片效率和產(chǎn)品質(zhì)量,也降低了檢測(cè)等設(shè)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(jié)構(gòu)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(fù)合疊片機(jī)采用單方向輸送,其速度和張力更加穩(wěn)定,應(yīng)力釋放效果更好,隔膜平整度更高,也意味著電芯內(nèi)部更穩(wěn)定、可靠性也得到提升。

  熱復(fù)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(cè)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(chǔ)能產(chǎn)品將來(lái)的高可靠性長(zhǎng)壽命,蜂巢能源通過(guò)在產(chǎn)線配置832臺(tái)CCD攝像機(jī)和Hi-pot在線檢測(cè)裝置,搭配先進(jìn)的應(yīng)用AI算法的視覺(jué)檢測(cè)技術(shù),以超過(guò)1200個(gè)質(zhì)量控制點(diǎn),可以定位對(duì)其精度和糾偏精度可分別控制在±0.3㎜、±0.2㎜以內(nèi),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)識(shí)別和剔除不良品,解決電芯隔膜褶皺、對(duì)齊度不良等制造痛點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程100%缺陷不良檢測(cè)。

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

  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(fù)合飛疊技術(shù)的大規(guī)模導(dǎo)入,提升了儲(chǔ)能電芯的生產(chǎn)效率,也構(gòu)筑了蜂巢能源儲(chǔ)能電芯在安全、性能等方面的競(jìng)爭(zhēng)力。

  目前,儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)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。結(jié)合產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)備自研技術(shù),蜂巢能源也許有機(jī)會(huì)憑借其全球化市場(chǎng)布局,在儲(chǔ)能發(fā)展新階段打開(kāi)新格局。

  來(lái)源:河北網(wǎng)絡(luò)廣播電視臺(tái)


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