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储能用大圆柱锂电池发展前景
日期:2023-09-13   [复制链接]
责任编辑:sy_huamengqi 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
近日,亿纬锂能宣布,从2023年9月开始,46系列大圆柱电池将进入批量生产阶段并开始交付。此消息一出,大圆柱电池立刻成为了市场的关注焦点。

随着新能源行业对电池能量密度和成本要求的逐步提高,圆柱型锂离子电池呈现出尺寸越做越大的趋势,特斯拉于2020年率先提出研发制造4680型(直径46mm、高度80mm)大圆柱电池,成为行业向大圆柱电池发展的一个风向标。

近年来,圆柱型锂离子电池从初期的18系列逐步发展到21、26、32系列,40系列也于近两年在市场中出现。全球电池制造商纷纷开始布局大圆柱电池,以满足储能和动力系统领域的需求。

大圆柱电池受市场青睐

与18和21、26等系列尺寸的小圆柱电池相比,大圆柱电池不仅尺寸加大,更重要的是,在内部结构上也存在一定差异,例如,18、21和26系列通常采用的是常规单极耳设计,而大圆柱电池则采用多极耳或全极耳技术。

另外,大圆柱电池相比小圆柱电池在性能方面优势明显。优势一,圆柱电池对BMS技术要求较高,大圆柱电池因电芯数量的减少可降低BMS控制难度;优势二:电芯数量的减少可以减少结构件用量,支架板和集流片的孔径变大相应减轻重量,可以提高成组效率,弥补小圆柱电池成组效率低的不足; 优势三,由于大圆柱电池采用高强度钢壳设计,其对极组膨胀的影响小,形变小,这使得电池具有出色的抗冲击性能,增加了其在各种环境下使用的可靠性; 优势四,多极耳或全极耳设计使得电子运动距离大幅缩短,降低电池欧姆内阻,提升电池倍率性能;优势五:大圆柱电池因为单体大,有利于行业降本,从21700电池升级到46800电池可以降低14%的单位生产成本。

与此同时,大圆柱电池的技术研发和生产制造壁垒也较高。体积变大对径向、轴向几何对称性制造难度加大,对正负极要求相对苛刻,全极耳的揉平、焊接、注液等技术难度大,导致生产制造的难度加大;其次因为单体体积较大,电芯内部散热的难度更高。

业内人士认为2023年或将成为大圆柱电池扩产元年。2023年初,特斯拉宣布在美国内华达州生产基地附近建设两家新厂,其中的新电池工厂将生产最新的4680电池。

据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会不完全统计,国内主流电池企业中如宁德时代、亿纬锂能、鹏辉能源、朗泰通科技、国轩高科、海辰储能、比克、保力新等企业纷纷在大圆柱电池领域布局。宁德时代在2022年年度业绩说明会上表示,公司已研发成功4680等大圆柱电池,2021年亿纬锂能推出40系列大圆柱电池应用于户储领域,鹏辉能源40系列大圆柱电池于2022年开始量产,朗泰通科技的32系列大圆柱电池于2016年开始量产,产品性能得到了储能、小动力各细分市场客户的认可。国内4680大圆柱电池的量产也指日可待。

据初步数据统计,2022年大圆柱电池在国内的出货量接近1.6亿支。而2023年上半年,该数字已达约1.1亿支。这些电池被普遍应用于铅酸电池替代、便携式储能设备、户用储能系统、低速电动车动力系统以及通信基站备电等关键市场领域。

储能应用的未来之星

在接下来的5-10年内,随着上述市场锂电池的渗透率逐步提高,大圆柱电池产能的释放,其出货量和市场占比将呈现快速增长的局面。

以户用储能为例,2022年户用储能新增装机量约7.1GW,同比增长约155%。2022年全球户用储能主要集中在德国、美国、日本、意大利和澳大利亚等高电价的国家。

上述5国户用储能新增装机5.45GW,合计约占全球户用储能新增装机的77%。全球户用储能渗透率有望加速提升,预计到2025年户用储能渗透率有望达28%。

其中美国和欧洲的增长最为可观,美国户用储能渗透率有望从2022年21%提升至2025年36%,欧洲户用储能渗透率有望从2022年18%提升至2025年56%,2025年全球户用储能装机有望达50GW。

在动力电池领域,据中金公司预测,2025年大圆柱电池市场渗透率将达到16%,全球大圆柱电池市场需求将达到144.2GWh-235GWh。华泰证券预测,2027年全球大圆柱电池装机量有望达到429.0GWh,对应总体市场规模将达到2144.8 亿元,2023-2027年CAGR为110.7%。

随着市场需求的日益增长,众多电池制造商纷纷开始增加大圆柱电池的产能,以满足各行业对高效、高可靠电池的迫切需求。不止于汽车制造领域,32、40系列大圆柱电池已经在户用储能、便携式户外电源、电动二轮车、智能家居和机器人等多个领域得到广泛应用。

大圆柱电池未来的发展趋势指向4680型电池。亿纬锂能近期在接受调研时表示,全球主流车厂都对大圆柱电池高度关注,46系列大圆柱电池会是未来动力电池主流之一的共识已基本形成,但是真正大规模的应用还需要时间。事实上,众多非动力电池制造商,包括比克和朗泰通科技,都在积极研发4680型电池,以满足特定的应用领域需求。

随着技术的不断进步,大圆柱电池的循环寿命正在向5000次甚至更高推进,这意味着电池可以经受更多次的充放电循环,从而提供更长时间的服务。尽管方型电池同样具有应用潜力,但在50Ah以下的容量范围内,其在制造效率和成本方面并不占优,此时,大圆柱电池(不仅限于4680型,也包括32及以上规格)显示出其独特的竞争优势。

总之,大圆柱电池凭借其出色的性能稳定性、抗冲击性、制造工艺和成本优势,在储能领域展现出巨大的应用潜力和优势。随着技术的不断进步和市场需求的增长,大圆柱电池将在未来的储能领域中发挥更加重要的作用。业内人士认为,“目前大圆柱电池产业链正处在‘黎明前’的攻坚阶段,2023年全球大圆柱电池市场需求预计约为23GWH,2026年有望突破250GWH。”

原标题:储能用大圆柱锂电池发展前景
 
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来源:中国储能网
 
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