固態電池作為新一代儲能技術,因其高能量密度、高安全性和長循環壽命等優勢,正迅速嶄露頭角。
目前,儲能廠商在同質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標配的背景下,固態電池正成為部分企業吸引終端市場和資本關注的重要亮點。
近期,一批儲能項目并網、開工、落地,其中就有中國石油首座100千瓦/124千瓦時固態電池儲能電站并網。
據了解,該產品能量密度可達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攝氏度極端環境下正常運行。由1個電池艙和1個升壓一體艙構成,設計循環使用次數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,單月預計可向站內油井供電6000余千瓦時,采用綠電充放和油田電網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用了固態電池,全面覆蓋發電側、電網側、用戶側三大場景。這里都指的都是半固態電池。
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產業園466kWh固態電池儲能項目均是半固態電池電芯。
這些項目的實施,驗證了半固態電池在儲能系統中的可行性。2024年,儲能進入了“GWh時代”,半固態電池的到來,為未來GWh電站應用奠定了基礎。
這也完全符合工信部就新型儲能制造業高質量發展行動方案中明確提到的:重點布局儲能用固態電池。
然而,對于儲能項目,就目前而言,其安全性成為用戶最關注的話題。要知道,一個儲能電站的電芯數量遠大于車輛動力電池包內的電芯數量。
因此原本著火概率較低的電芯,在數量超大的情況下組成超大系統,會增加整個電站的起火概率。
今年以來,僅9月份,就有多項儲能火災事故發生,寧德時代鋰電生產基地起火,阿里云數據中心火災,美國圣地亞哥儲能系統大火連燒13個小時等。
根據中國電力企業聯合會的統計數據,2023年,由電池導致的非計劃停運次數為337次,占比達到32.72%?,電池已成為電化學儲能非計劃停運的主要因素?。
那么,半固態電池的儲能項目出現,能否提升安全性?
相較于傳統液態鋰電池,半固態電池采用固-液混合電解質設計,減少了易燃液態電解質的使用量,從而降低了熱失控和起火的風險。此外,固態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,半固態電池仍含有部分液態電解質,安全性雖稍優于傳統液態電池,但完全未達到全固態電池的水平。
因此,在儲能項目中,半固態電池被視為在安全性和技術成熟度之間取得平衡的過渡方案。
這也基本符合產業界的共識,以“梯次滲透”的方式逐步完成固態電池的裝機應用。由此,固態電池發展依然遵循半固態-準固態-全固態鋰電池路線。
在這個過程中,全固態電池的工藝最為復雜,技術難度較高,不少電池企業將2027年定為實現全固態電池規模化量產節點。
而半固態電池,由于與液態電池產線和供應鏈高度重合,工藝簡單等優勢,量產也更容易實現。
2024年,蜂巢能源、太藍新能源、清陶能源等電池企業紛紛推出半固態電池產品。
在產能規劃上,據CESA儲能應用分會的不完全統計,今年前8個月,我國新增半固態電池擴產項目7個,總投資額超160億元。
例如,鵬輝能源擬投資建設年產 10GWh 儲能電芯及系統集成項目和年產1GWh的半固態電池項目,其中儲能項目固定資產投資約18億元,半固態電池項目固定資產投資約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研究院有限公司合作,共同研發并生產年產5GWh的鋰、鈉離子電池智慧儲能集成系統,用以滿足工商業儲能與戶用儲能市場的巨大需求。
在動力電池領域,2024年更是被稱作半固態電池裝車元年。
蔚來、上汽、廣汽等車企均已發布半固態電池方案并部分實現裝車。通過中國汽車動力電池產業創新聯盟統計的數據發現,2024年上半年,我國半固態電池累計裝車量達2154.7 MWh。
不可否認的是,在固態電池普遍處于研發和中試階段的當下,半固態電池技術發展確實走上了快行道。
然而,中國電池產業研究院院長吳輝認為,從性能上看,半固態電池對于電池能量密度并沒有特別明顯的提升,雖然現在許多企業都在積極生產半固態電池,但未來肯定還是會走上全固態路線。
寧德時代創始人曾毓群認為,“全固態電池的技術成熟度用從1-9進行表示的話,那么目前固態電池行業最高水平在4左右。”
不過,即使全固態電池技術成熟,目前從應用端來看,首選還是電動汽車,儲能的全固態電池應用還要耐心等待,畢竟其經濟性有待提升。