寧德時(shí)代：探索大容量電芯“平衡”之道

電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)正高速擴(kuò)張，然而，繁榮背后亦有隱憂浮現(xiàn)。6月10日，寧德時(shí)代儲(chǔ)能587技術(shù)日活動(dòng)在上海舉行，專家在活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)表示，目前我國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)面臨紙面參數(shù)與現(xiàn)實(shí)嚴(yán)重錯(cuò)位、安全形勢(shì)嚴(yán)峻等挑戰(zhàn)，電芯作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的心臟，需要回歸“平衡”之道。據(jù)此，寧德時(shí)代聚焦化學(xué)體系創(chuàng)新，在正極材料、機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行優(yōu)化，推出下一代大容量?jī)?chǔ)能專用587安時(shí)電芯，樹立行業(yè)“真實(shí)能量”新標(biāo)桿。

紙面參數(shù)難落地 安全警報(bào)頻拉響

今年以來，儲(chǔ)能市場(chǎng)在全球范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展。寧德時(shí)代市場(chǎng)體系聯(lián)席總裁、零碳能源事業(yè)部總經(jīng)理鄭葉來介紹說，截至去年年底，鋰電儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模超過78吉瓦，同比增長(zhǎng)147%，裝機(jī)規(guī)模首次超過抽水蓄能，成為裝機(jī)規(guī)模第一。根據(jù)國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，2030年全球儲(chǔ)能裝機(jī)將會(huì)增加6倍，電化學(xué)儲(chǔ)能將貢獻(xiàn)增量的90%。

“儲(chǔ)能行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模正以前所未有的速度擴(kuò)張，然而，也面臨紙面參數(shù)與落地現(xiàn)實(shí)之間的錯(cuò)位問題。”鄭葉來談到，根據(jù)國(guó)內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)前期投運(yùn)的部分儲(chǔ)能項(xiàng)目宣稱產(chǎn)品循環(huán)壽命為1萬~1.5萬次，但是實(shí)際運(yùn)行時(shí)間僅為3—5年，且其中大部分的年循環(huán)次數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)值的一半。

他認(rèn)為，這是因?yàn)楫?dāng)前行業(yè)還沒有對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行快速老化和壽命檢測(cè)的方法與標(biāo)準(zhǔn)，只能靠時(shí)間驗(yàn)證產(chǎn)品是否真實(shí)可靠。“我們知道，一個(gè)電站的運(yùn)營(yíng)可能要經(jīng)歷10年、20年的考驗(yàn)，要考慮的不僅僅是可靠性問題，還有收益問題。這種現(xiàn)象給行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來隱患。”鄭葉來說。

鄭葉來進(jìn)一步指出，這一現(xiàn)象背后仍是儲(chǔ)能電站的安全問題。“系統(tǒng)的性能是由短板決定的。從儲(chǔ)能電站的規(guī)模來看，一個(gè)1吉瓦時(shí)的儲(chǔ)能電站包含上百萬顆的電芯，哪怕一顆電芯存在瑕疵，都會(huì)引起連鎖反應(yīng)。”他表示，“從實(shí)際數(shù)據(jù)來看，儲(chǔ)能電站的安全形勢(shì)也異常嚴(yán)峻。根據(jù)公開報(bào)道，截至2025年5月，全球范圍內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了167起儲(chǔ)能相關(guān)的安全事故。”

堅(jiān)守“真實(shí)”破困局 電芯需回歸“平衡”

在此情境下，鄭葉來提出，儲(chǔ)能行業(yè)應(yīng)堅(jiān)守“真實(shí)”。

“為了行業(yè)的健康高質(zhì)量發(fā)展，我們必須回到儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的核心，即為客戶提供真正安全可靠高效的儲(chǔ)能解決方案。”鄭葉來說，“在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)中，比較的基準(zhǔn)應(yīng)該是技術(shù)、質(zhì)量、服務(wù)等能夠?yàn)闃I(yè)主帶來真正收益的‘價(jià)值’。”

寧德時(shí)代國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能解決方案CTO林久標(biāo)指出，電芯是儲(chǔ)能系統(tǒng)的心臟，一款電芯的好壞直接決定了系統(tǒng)的性能、安全和可靠性。從成本上來看，電芯更是占據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)總成本的60%以上，真正優(yōu)質(zhì)的電芯產(chǎn)品是電站安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的前提和保障。

“電芯容量的提升能夠明顯減少電芯數(shù)量，降低系統(tǒng)管理的復(fù)雜度，提高制造與集成的效率。因此，大容量電芯已經(jīng)成為行業(yè)主流的趨勢(shì)。”林久標(biāo)介紹說，寧德時(shí)代自2022年開始布局大容量電芯，通過深入研究發(fā)現(xiàn)，電芯容量并非“越大越好”，而是要“剛剛好”。今年4月，寧德時(shí)代正式對(duì)外發(fā)布了587安時(shí)電芯，該產(chǎn)品在集成空間利用率上取得新突破，減少電池模塊、電箱數(shù)量的同時(shí)，將系統(tǒng)零部件總數(shù)從3萬個(gè)減至1.8萬個(gè)，降幅高達(dá)40%。與此同時(shí)，該系統(tǒng)還嚴(yán)格遵循45噸危險(xiǎn)品運(yùn)輸限重原則，杜絕業(yè)內(nèi)因超容而導(dǎo)致的超重違規(guī)及運(yùn)輸安全隱患。

“電芯的發(fā)展必須回歸‘平衡’之道，何謂平衡？就是在整站的完美匹配、系統(tǒng)集成的高效率，以及電化學(xué)本身特性深度的優(yōu)化之間找到最佳的黃金平衡點(diǎn)，而587安時(shí)就是寧德時(shí)代給出的答案。”林久標(biāo)說。

聚焦化學(xué)體系創(chuàng)新 樹安全可靠新標(biāo)桿

寧德時(shí)代儲(chǔ)能電芯研發(fā)總工程師李星談到，為了讓587安時(shí)大容量電芯既兼顧能量密度和壽命，又滿足高可靠與高安全的要求，寧德時(shí)代實(shí)現(xiàn)了一系列技術(shù)突破性進(jìn)展。

首先，要實(shí)現(xiàn)高能量密度，傳統(tǒng)方案存在諸多問題，如極限壓縮電芯內(nèi)部空間所引發(fā)的可靠性和壽命問題等。李星介紹說，為此，寧德時(shí)代聚焦化學(xué)體系創(chuàng)新，在正極材料方面，通過密集設(shè)計(jì)、高致密包覆和快離子通道構(gòu)筑，使能量密度提升10%，達(dá)到434瓦時(shí)/升。

大電芯意味著大容量和大電流，充放電過程中的極化會(huì)影響充放電循環(huán)中能量效率（RTE）。寧德時(shí)代通過對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)、化學(xué)體系和極片設(shè)計(jì)的三重優(yōu)化，使電芯初始RTE達(dá)到96.5%。同時(shí)，憑借創(chuàng)新的阻抗增長(zhǎng)抑制技術(shù)，有效延緩了全生命周期的RTE衰減。

電芯壽命是儲(chǔ)能全生命周期收益的關(guān)鍵。寧德時(shí)代通過仿真計(jì)算確定了電芯的最優(yōu)尺寸范圍，從基因上規(guī)避了因尺寸不合理導(dǎo)致的電流分布不均和局部老化。其首創(chuàng)的“自修復(fù)陰離子電解液技術(shù)”與“多功能基團(tuán)復(fù)配緩衰減成膜劑”，在負(fù)極表面構(gòu)建了高韌性、快傳導(dǎo)的保護(hù)界面，從根本上抑制了鋰損耗。

“在儲(chǔ)能電芯的失效模式中，由自放電引起的故障占比高達(dá)70%。”李星表示，寧德時(shí)代采用先進(jìn)的卷繞工藝，相比市面上常見的疊片工藝，其物理切斷位數(shù)量減少了90倍，這意味著由自放電引起的故障率“低了一個(gè)數(shù)量級(jí)”，可有效提升電站20%的在線率。同時(shí)，構(gòu)建由“安全電解液、不擴(kuò)散陽極、耐熱隔離膜”組成的“三維防御體系”，從源頭提升電芯的本征安全閾值。

李星介紹說，587安時(shí)大容量電芯將從6月10日起正式量產(chǎn)交付，于寧德時(shí)代濟(jì)寧基地生產(chǎn)。