摘要

在近日舉行的2023高工儲能年會上首席科學家吳凱博士表示：“鋰電儲能循環壽命、安全可靠、經濟性需要做好兼顧平衡。”

鋰電儲能正處于高速發展期，加速成為能源轉型的核心支撐。

愈來愈多業界人士認識到，儲能市場空間巨大。當前技術路線以抽蓄和新型儲能為主，鋰電儲能占新型儲能的94%以上，且占比呈上升趨勢，潛力最大。

不過，2023年以來各行各業加速跨界涌入賽道，行業競爭加劇。據相關統計，房地產、電子產品、服裝、家用電器，甚至食品行業的企業紛紛跨界，儲能企業數量劇增，由此引發儲能產品參差不齊，影響行業健康發展。

“鋰電儲能循環壽命、安全可靠、經濟性需要做好兼顧平衡。”在近日舉行的2023高工儲能年會上首席科學家吳凱博士表示，針對鋰電儲能的循環壽命、安全可靠、經濟性三大方面，唯有研發、制造的技術創新，實現三者兼顧，才能推進鋰電儲能高質量發展。

據此，吳凱分享了寧德時代儲能電芯研發四大關鍵技術，以及儲能電芯制造六大基準點。而對于如何平衡安全、壽命以及成本，吳凱博士認為，安全是儲能的底線，而在這個基礎之上，是壽命和成本。

如何實現安全可靠/循環壽命/經濟性平衡

如何實現鋰電儲能高質量發展是行業急需解決的難題之一。對此，吳凱提出， “鋰電儲能循環壽命、安全可靠、經濟性需要做好兼顧平衡。”

安全可靠方面，儲能電池應實現全生命周期的安全性檢測、預警和防護。

循環壽命方面，儲能電池應開展25年以上的循環壽命及健康狀態快速監測和評價。

經濟性方面，深入挖掘鋰電儲能的價值，創新商業模式，提升市場競爭力。

而如何實現三者的平衡仍是行業重要難題，尤其在2023年行業價格戰的大背景下，要實現三者平衡顯得難度更大。吳凱表示，這三者往往需要相互設計，并在制造開發過程當中都存在各自非常重要的因素，因此這三者兼顧平衡非常重要。

儲能電芯研發“四大關鍵技術 ”

鋰電儲能在經濟成本和安全可靠之間平衡難度正在逐漸增大，面對儲能電池大容量、長時間儲能的發展態勢，串并聯電池數量逐漸增多，儲能電池的安全問題面臨著更為嚴峻的挑戰。

吳凱認為， 要解決這個問題，關鍵還要靠技術創新。針對于此，寧德時代在儲能電池領域提出了四大關鍵技術。

第一，安全。如果安全問題不解決一旦投入產品，將來發生事故給整個行業和社會帶來危害，寧德時代一直希望為用戶，為合作伙伴，也為自己綁牢安全帶。

寧德時代參照了核電站的安全理念，在材料選擇、開發設計、極限制造、實證測試方面構建了多級安全體系。吳凱博士呼吁，核電級鋰電儲能安全體系亟待建立。

第二，壽命。電池的循環壽命對儲能電站這個體系來說，對于節約投資設備、提高系統能效非常重大，儲能設備有20年甚至更久的壽命，“十四五”的能源規劃材料當中要求儲能電池25年以上的循環壽命和健康的狀態，

吳凱認為，建立快速監測評價體系，可保障儲能電池能夠安全、穩定、高質量地運行。

寧德時代對應開發了自修復電解液、低鋰耗陽極，大大減緩了電池消耗，提升了電池壽命。

第三，耐高溫。因為儲能電池長時間曝露在高溫的環境下會加速電池的老化和容量設計，嚴重影響了安全的問題。

因此儲能電池循環壽命極其重要，目前要求的不是8-10年，而是需要15年以上，國家還提出要25年。

“要實現長壽命，耐高溫非常重要。”寧德時代今年發布了耐高溫電池，能夠在超過35度的條件下依然保持了良好的衰減特性，有效提高了儲能系統高溫環境的自適應。而很重要的一點則在于，不需要任何冷卻，成本上節約不少。

事實上，在儲能系統內，冷卻系統不但耗費成本，而且常常出現故障。行業一直面臨一個重要難題：能不能把儲能系統冷卻部分去掉？即無輔助電源的儲能系統。吳凱強調，去掉冷卻系統，這是一個很有價值的發展方向。

第四，高集成。儲能系統的負荷率很高，需要考慮能量管理、電源管理、運行策略等等多方面的因素，最終使得系統電量提升、免增補，裝配更簡化。

在高集成方面，寧德時代新研發出來的系統，對比上一代產品，實現系統電量提升28%，電芯總體積與電池艙體積比值提升28%，系統容量可實現3-5年免增補，系統能量與PCS功率完美適配，能夠有效降低初始投資。

儲能電芯制造“六大基準點”

技術決定了性能理論的天花板，制造決定了實際應用的上限。

制造對于儲能電池而言非常重要，寧德時代為提出了“極限制造”的理念，并正在通過與大量人工智能技術的融合，提升智能能力。

吳凱介紹，寧德時代儲能電池的制造有六點關鍵：極高的安全性，極精密的要求，極高一致性，極高清潔度，極低的缺陷率，極低的成本。

相對來說，儲能是比較標準化的產品，盡管對比動力電池少了柔性等要求，但上述六個方面按照單個要求來說比動力電池要求更高一點，因為儲能電芯并聯數量多、電量大，對安全、一致性、精密性提出了更高的要求。

“鋰電池的潔凈度和醫院做心臟手術的手術室差不多水平，但是面積是手術室的1千倍，可以想象要同時解決以上六個問題，非常之困難。”吳凱強調，這六個方面不是解決好某一個方面就行，一定是六個方面同時都解決。

首先，電池要構建極精密、超高速的制造裝備，此前全球基于消費類電池的制造工藝的設備都無法滿足鋰電池大規模高一致性的制造要求，為此，寧德時代先后研究了勻漿系統、激光焊接設備等系列鋰電池高端制造裝備，實現了國產化替代；也研制出寬幅涂布裝備和高速卷繞裝備，設計開發了極耳成型連續輥焊裝備，既做到國際領先，又填補了國內空白。

其次，構建全球最豐富的鋰電池缺陷數據庫，寧德時代設置了6800個質量控制點和300+CCD檢測。在此過程中，寧德時代發明了CCD檢測，構建了全球最豐富的鋰電池的缺陷數據庫，將AI圖像和缺陷檢測引入到鋰電池的行業，通過了不斷的學習、優化的算法，提高檢測的準確性、系統的穩定性。

吳凱強調，儲能系統鋰電池和動力電池包，在電芯數量和重量并不一致。但動力電池包里大約100-200顆電芯，每一顆電芯需經過不斷驗證、檢測，才能達到安全要求。安全如何處理到位？最重要的是防遺漏，因此100%電池檢測是必要而必須的。

據此，寧德時代創造了全流程的智能測控系統，以仿真可視化的巡檢代替人工巡檢，超過6800個質量檢測點、4萬多張圖像檢測系統，全面監控生產設備，實時捕捉產品狀態。

在此基礎上，寧德時代還運用AI圖像算法對產品外觀和形態的高精缺陷進行觀察，提前預防，并且對工序優化，平均超過1萬項的檢測，最大程度地避免了產品缺陷。

憑借裝備健康管理與預測性維護，寧德時代可根據設備的狀態合理安排，使產線能夠達到近乎0的停機時間，最大高效地保證生產。一方面，智能檢測可以大幅度降低人的工作量；另一方面，也可以幫助運維人員快速掌握系統。

“人工智能的運作，幫助儲能電池制造進入了一個高速發展的階段。”與此同時，在面對儲能內卷的行業背景下，吳凱博士認為，構建可信、可持續的新型儲能，是儲能行業應該要提交的“答卷”。

審核編輯：劉清