電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/黃山明)近期,寧德時代董事長曾毓群公開表示,過去五年,全球新型儲能累計裝機規(guī)模增長達11倍;在各項政策的引導(dǎo)下,中國新型儲能累計裝機更是實現(xiàn)了20倍的增長,成為全球最大儲能市場。
但也需要認識到,目前儲能行業(yè)仍然面臨著一些挑戰(zhàn),尤其是在安全問題上。以電芯為例,今年8月,中國首部儲能電池安全強制性國家標(biāo)準(zhǔn)《電能存儲系統(tǒng)用鋰蓄電池和電池組安全要求》(GB 44240-2024)正式實施,不僅屬于強制性標(biāo)準(zhǔn)同時對于電芯安全有了更嚴(yán)苛的測試要求,確保電池安全。
儲能電芯安全挑戰(zhàn)
今年以來,從國家層面不斷發(fā)布重磅方案來看,儲能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)到了爆發(fā)的時刻。今年二季度以來,多家頭部電芯廠商月度的開工率超過了90%,接近滿產(chǎn)。
有一些國內(nèi)的儲能企業(yè)負責(zé)人對外表示,一段時間內(nèi)有多個集成商跑來買電芯,因此導(dǎo)致直到年底已經(jīng)沒有電芯庫存了。不過該負責(zé)人透露,電芯的產(chǎn)能總體是富余的,但因為交付期太過集中,造成了擠兌。
據(jù)行業(yè)機構(gòu)InfoLink Consulting全球儲能供應(yīng)鏈數(shù)據(jù),2025上半年,全球儲能電芯出貨規(guī)模240.21 GWh,同比增長106.1%,第二季度出貨136.78 GWh,超越2024年四季度,創(chuàng)下歷史峰值。
但隨著電芯技術(shù)的發(fā)展,其安全問題也開始顯露。寧德時代管理層在2025年中期業(yè)績說明會上表示,儲能電芯不是單邊越大越好,不僅需要考慮安全、壽命及可靠性,還需要考慮儲能系統(tǒng)集成的匹配性與工程落地的可行性,而不是滿目追求電芯容量的增大。
從當(dāng)前市場的發(fā)展情況來看,儲能電芯主要面臨的是“熱失控-結(jié)構(gòu)失效-管理滯后”的三角難題。所謂熱失控是指電池單體內(nèi)部因各種原因(內(nèi)因或外因)產(chǎn)生熱量的速度,超過了其散熱能力,導(dǎo)致溫度不可控地急劇上升,進而觸發(fā)一系列劇烈的放熱副反應(yīng),最終可能引發(fā)起火、爆炸。
通常內(nèi)因是由于材料缺陷、制造瑕疵、設(shè)計缺陷、長期循環(huán)老化導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損傷等,外因則是電氣濫用,基本為過充、過放及外部短路等,以及熱濫用或者機械濫用。
結(jié)構(gòu)失效也分為微觀與宏觀,電芯內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)失效,是熱失控發(fā)生的內(nèi)因之一。一般體現(xiàn)在材料層面,或者界面層面,這些微觀結(jié)構(gòu)的失效,直接降低了電芯的熱穩(wěn)定性和安全裕度,使其更容易在正常工況或輕微濫用下出發(fā)熱失控。
而宏觀層面,主要集中在熱傳導(dǎo)路徑設(shè)計不當(dāng)、機械結(jié)構(gòu)強度不足、能量或物質(zhì)釋放無序等,因此,一個堅固、隔熱、散熱良好、能有效阻斷連鎖反應(yīng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),是遏制熱失控擴散的最后一道物理防線。
最后是管理上的滯后,這里主要指的是BMS、EMS及運維管理體系在預(yù)防、監(jiān)測、預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)方面存在的不足或延遲。好消息是,這是三角中唯一可以通過軟件、算法和流程來改善的“軟性”環(huán)節(jié)。
各顯神通的儲能電芯企業(yè)
目前,國內(nèi)的主流電芯企業(yè)在儲能電芯安全方面已經(jīng)從過去的被動防護轉(zhuǎn)向了主動預(yù)防,構(gòu)建起了覆蓋材料、電芯結(jié)構(gòu)、BMS、系統(tǒng)級消防與云端監(jiān)控的多維安全體系。
例如寧德時代、比亞迪、億緯鋰能等均采用磷酸鐵鋰路線,這種電池?zé)崾Э販囟龋?50℃,其中領(lǐng)的時代的熱分解溫度更是超過800℃。2025年國內(nèi)儲能項目LFP滲透率超95%。而比亞迪添加10%磷酸三甲酯(TMP),燃燒速率降低60%。
寧德時代還首創(chuàng)BMS與消防系統(tǒng)聯(lián)動技術(shù),實現(xiàn)電芯-模組-系統(tǒng)三級熱失控監(jiān)測與抑制,每顆電芯出廠前經(jīng)歷數(shù)百項測試,涵蓋材料、電芯、模組、BMS、電池包,將電芯安全失效率從PPM級降至PPB級,也就是十億分之一。
遠景動力則在正負極材料特殊化處理,降低副反應(yīng),同時加入高浸潤電解液提升界面穩(wěn)定性,并采用熱阻斷涂層+定向?qū)峤Y(jié)構(gòu),提升熱失控抗性。在系統(tǒng)級安全上,遠景動力構(gòu)建電芯-Pack-系統(tǒng)三級安全體系,搭載大數(shù)據(jù)火警預(yù)警系統(tǒng)+Pack級消防,實現(xiàn)“0干預(yù)”燒艙試驗,四柜肩并肩、5cm間距、關(guān)閉消防系統(tǒng),無熱蔓延。
同時,還制定200+條現(xiàn)場管控標(biāo)準(zhǔn)(CTQ/CTS),關(guān)鍵制程CPK≥1.33,優(yōu)率≥90%,并引入2300L全自動勻漿+1600mm寬幅涂布+激光模切卷繞一體機,實現(xiàn)實時質(zhì)量閉環(huán)。
瑞浦蘭鈞則采用問頂結(jié)構(gòu),縮短極耳長度,一體化焊接,無U型彎折,讓結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,同時固液界面優(yōu)化,提升循環(huán)穩(wěn)定性與安全性。
并且在6.9MWh系統(tǒng)上采用“三隔一排”被動抑制結(jié)構(gòu),通過五重探測系統(tǒng)+模組級主動抑制+艙級消防,以及智能云平臺實時監(jiān)控,來提前識別熱失控信號,并保障系統(tǒng)安全。
海辰儲能則采用高浸潤、高電導(dǎo)率電解液,保障極片界面穩(wěn)定性,其1130Ah電芯采用抗熱收縮隔膜+氧化鋁陶瓷涂層,防鋰枝晶穿透。楚能新能源的314Ah電芯實現(xiàn)1800次循環(huán)“零衰減”,降低熱失效風(fēng)險,同樣采用補鋰技術(shù)+活性鋰修復(fù)技術(shù),抑制容量衰減和熱失控誘因。蜂巢能源的325Ah短刀電芯采用“飛疊”技術(shù),極片與隔膜完全復(fù)合,界面一致性高,降低內(nèi)短路風(fēng)險。
值得一提的是,盡管GB 44240-2024標(biāo)準(zhǔn)在今年8月正式實施,但遠景動力在今年2月便首張獲得GB 44240認證證書,從測試到取證不到1個月,測試條件主動加嚴(yán)(如針刺、熱失控、燃燒拋射等),讓電芯經(jīng)受更嚴(yán)苛的檢測。
此外,寧德時代、瑞浦蘭鈞、海辰儲能、楚能新能源等頭部企業(yè)也已啟動或完成新國標(biāo)認證流程,預(yù)計2025年下半年起陸續(xù)通過。
小結(jié)
隨著國內(nèi)儲能產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,對于電芯要求也會越來越高,而國內(nèi)電芯企業(yè)高度重視電芯安全,通過材料優(yōu)化、結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱管理、監(jiān)控預(yù)警等多方面技術(shù)保障電芯安全。并且在新國標(biāo)的正式實施下,以及這些技術(shù)相互配合,從不同角度提升電芯的安全性能,為新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展筑牢安全根基。
但也需要認識到,目前儲能行業(yè)仍然面臨著一些挑戰(zhàn),尤其是在安全問題上。以電芯為例,今年8月,中國首部儲能電池安全強制性國家標(biāo)準(zhǔn)《電能存儲系統(tǒng)用鋰蓄電池和電池組安全要求》(GB 44240-2024)正式實施,不僅屬于強制性標(biāo)準(zhǔn)同時對于電芯安全有了更嚴(yán)苛的測試要求,確保電池安全。
儲能電芯安全挑戰(zhàn)
今年以來,從國家層面不斷發(fā)布重磅方案來看,儲能產(chǎn)業(yè)已經(jīng)到了爆發(fā)的時刻。今年二季度以來,多家頭部電芯廠商月度的開工率超過了90%,接近滿產(chǎn)。
有一些國內(nèi)的儲能企業(yè)負責(zé)人對外表示,一段時間內(nèi)有多個集成商跑來買電芯,因此導(dǎo)致直到年底已經(jīng)沒有電芯庫存了。不過該負責(zé)人透露,電芯的產(chǎn)能總體是富余的,但因為交付期太過集中,造成了擠兌。
據(jù)行業(yè)機構(gòu)InfoLink Consulting全球儲能供應(yīng)鏈數(shù)據(jù),2025上半年,全球儲能電芯出貨規(guī)模240.21 GWh,同比增長106.1%,第二季度出貨136.78 GWh,超越2024年四季度,創(chuàng)下歷史峰值。
但隨著電芯技術(shù)的發(fā)展,其安全問題也開始顯露。寧德時代管理層在2025年中期業(yè)績說明會上表示,儲能電芯不是單邊越大越好,不僅需要考慮安全、壽命及可靠性,還需要考慮儲能系統(tǒng)集成的匹配性與工程落地的可行性,而不是滿目追求電芯容量的增大。
從當(dāng)前市場的發(fā)展情況來看,儲能電芯主要面臨的是“熱失控-結(jié)構(gòu)失效-管理滯后”的三角難題。所謂熱失控是指電池單體內(nèi)部因各種原因(內(nèi)因或外因)產(chǎn)生熱量的速度,超過了其散熱能力,導(dǎo)致溫度不可控地急劇上升,進而觸發(fā)一系列劇烈的放熱副反應(yīng),最終可能引發(fā)起火、爆炸。
通常內(nèi)因是由于材料缺陷、制造瑕疵、設(shè)計缺陷、長期循環(huán)老化導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損傷等,外因則是電氣濫用,基本為過充、過放及外部短路等,以及熱濫用或者機械濫用。
結(jié)構(gòu)失效也分為微觀與宏觀,電芯內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)失效,是熱失控發(fā)生的內(nèi)因之一。一般體現(xiàn)在材料層面,或者界面層面,這些微觀結(jié)構(gòu)的失效,直接降低了電芯的熱穩(wěn)定性和安全裕度,使其更容易在正常工況或輕微濫用下出發(fā)熱失控。
而宏觀層面,主要集中在熱傳導(dǎo)路徑設(shè)計不當(dāng)、機械結(jié)構(gòu)強度不足、能量或物質(zhì)釋放無序等,因此,一個堅固、隔熱、散熱良好、能有效阻斷連鎖反應(yīng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),是遏制熱失控擴散的最后一道物理防線。
最后是管理上的滯后,這里主要指的是BMS、EMS及運維管理體系在預(yù)防、監(jiān)測、預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)方面存在的不足或延遲。好消息是,這是三角中唯一可以通過軟件、算法和流程來改善的“軟性”環(huán)節(jié)。
各顯神通的儲能電芯企業(yè)
目前,國內(nèi)的主流電芯企業(yè)在儲能電芯安全方面已經(jīng)從過去的被動防護轉(zhuǎn)向了主動預(yù)防,構(gòu)建起了覆蓋材料、電芯結(jié)構(gòu)、BMS、系統(tǒng)級消防與云端監(jiān)控的多維安全體系。
例如寧德時代、比亞迪、億緯鋰能等均采用磷酸鐵鋰路線,這種電池?zé)崾Э販囟龋?50℃,其中領(lǐng)的時代的熱分解溫度更是超過800℃。2025年國內(nèi)儲能項目LFP滲透率超95%。而比亞迪添加10%磷酸三甲酯(TMP),燃燒速率降低60%。
寧德時代還首創(chuàng)BMS與消防系統(tǒng)聯(lián)動技術(shù),實現(xiàn)電芯-模組-系統(tǒng)三級熱失控監(jiān)測與抑制,每顆電芯出廠前經(jīng)歷數(shù)百項測試,涵蓋材料、電芯、模組、BMS、電池包,將電芯安全失效率從PPM級降至PPB級,也就是十億分之一。
遠景動力則在正負極材料特殊化處理,降低副反應(yīng),同時加入高浸潤電解液提升界面穩(wěn)定性,并采用熱阻斷涂層+定向?qū)峤Y(jié)構(gòu),提升熱失控抗性。在系統(tǒng)級安全上,遠景動力構(gòu)建電芯-Pack-系統(tǒng)三級安全體系,搭載大數(shù)據(jù)火警預(yù)警系統(tǒng)+Pack級消防,實現(xiàn)“0干預(yù)”燒艙試驗,四柜肩并肩、5cm間距、關(guān)閉消防系統(tǒng),無熱蔓延。
同時,還制定200+條現(xiàn)場管控標(biāo)準(zhǔn)(CTQ/CTS),關(guān)鍵制程CPK≥1.33,優(yōu)率≥90%,并引入2300L全自動勻漿+1600mm寬幅涂布+激光模切卷繞一體機,實現(xiàn)實時質(zhì)量閉環(huán)。
瑞浦蘭鈞則采用問頂結(jié)構(gòu),縮短極耳長度,一體化焊接,無U型彎折,讓結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,同時固液界面優(yōu)化,提升循環(huán)穩(wěn)定性與安全性。
并且在6.9MWh系統(tǒng)上采用“三隔一排”被動抑制結(jié)構(gòu),通過五重探測系統(tǒng)+模組級主動抑制+艙級消防,以及智能云平臺實時監(jiān)控,來提前識別熱失控信號,并保障系統(tǒng)安全。
海辰儲能則采用高浸潤、高電導(dǎo)率電解液,保障極片界面穩(wěn)定性,其1130Ah電芯采用抗熱收縮隔膜+氧化鋁陶瓷涂層,防鋰枝晶穿透。楚能新能源的314Ah電芯實現(xiàn)1800次循環(huán)“零衰減”,降低熱失效風(fēng)險,同樣采用補鋰技術(shù)+活性鋰修復(fù)技術(shù),抑制容量衰減和熱失控誘因。蜂巢能源的325Ah短刀電芯采用“飛疊”技術(shù),極片與隔膜完全復(fù)合,界面一致性高,降低內(nèi)短路風(fēng)險。
值得一提的是,盡管GB 44240-2024標(biāo)準(zhǔn)在今年8月正式實施,但遠景動力在今年2月便首張獲得GB 44240認證證書,從測試到取證不到1個月,測試條件主動加嚴(yán)(如針刺、熱失控、燃燒拋射等),讓電芯經(jīng)受更嚴(yán)苛的檢測。
此外,寧德時代、瑞浦蘭鈞、海辰儲能、楚能新能源等頭部企業(yè)也已啟動或完成新國標(biāo)認證流程,預(yù)計2025年下半年起陸續(xù)通過。
小結(jié)
隨著國內(nèi)儲能產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,對于電芯要求也會越來越高,而國內(nèi)電芯企業(yè)高度重視電芯安全,通過材料優(yōu)化、結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱管理、監(jiān)控預(yù)警等多方面技術(shù)保障電芯安全。并且在新國標(biāo)的正式實施下,以及這些技術(shù)相互配合,從不同角度提升電芯的安全性能,為新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展筑牢安全根基。
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