以46系列为代表的大圆柱三元电池，正在乘用车市场攻城略地，开启新一轮主流技术路线之争。而以磷酸铁锂材料为主的大圆柱电池，同样在家用储能市场展开汹涌攻势。电池中国了解到，目前包括亿纬锂能、鹏辉能源、海辰储能、中比新能源、时代联合等电池企业陆续推出了针对家用储能市场的大圆柱磷酸铁锂电池。大圆柱磷酸铁锂电池受到家储市场的青睐，一方面是得益于全极耳技术、制造工艺和材料体系优化，使得大圆柱磷酸铁锂产品在成本、容量、性能、循环和安全方面优势凸显；另一方面，自2021年以来，欧洲能源成本和电价持续攀升，叠加俄乌战争和海外大型停电事件，尤其是近年来极端天气频发，使得能源供给难度增加，居民用电需求和用电成本大增，户用储能市场超预期爆发。有机构预测，2022年全球将迎来户用储能爆发新阶段，到2025年，全球家储市场规模为60.3GWh，年复合增长率高达55.9%。家用储能系统容量从3kWh~5kWh向5kWh~20kWh迭代，储能系统的升级对电池容量、成本、功率和寿命也提出了要求。业内人士分析指出，在家用储能市场，对容量、便携的需求不同，进而对电芯灵活串并联提出了更高要求，而圆柱电池的灵活成组优势得以突显。相较于传统小圆柱电池，大圆柱电池尺寸增加，单体电池的容量更高，组成PACK后串并联和结构件减少，有利于降低成本，结合市场需求和技术迭代来看，大圆柱正成趋势。电池中国从知情人士处了解到，亿纬锂能针对家储市场，已推出40135系列大圆柱磷酸铁锂电池。日前，鹏辉能源透露，其40135型号大圆柱磷酸铁锂电池已经收到客户订单，该电池采用无（全）极耳结构、磷酸铁锂低温超导和全周期动态均衡技术，具备超强动力、超长续航、宽温程使用等特点，该款电池适用于便携储能、户用储能以及电动轻型车等领域。近日，厦门海辰储能也发布了针对户用储能场景的大圆柱电池，产品规格覆盖46800-46300，单体容量从10Ah到50Ah不等，灵活适配性强，可满足多种户用储能应用场景定制化需求。海辰储能首席产品代表潘纬韬表示：“全球地缘政治摩擦加剧，使得能源供给难度增加，欧洲地区电价出现快速上涨，户用储能出现规模化的爆发态势。我们开发了46毫米大圆柱专用电池，比传统的小圆柱电池在成本、灵活性、安全、寿命以及存储一致性上都有大幅度的提升。”此外，包括时代联合、中比新能源、华立源和博力威等企业都在通过做大圆柱电芯尺寸，来降低成本，以满足家用储能电池应用场景需求。针对家用储能市场，电池企业相继推出大圆柱磷酸铁锂电池，目前主要有以下特征和趋势：与三元大圆柱电池大多基于46系列不同，针对家用储能市场，目前各家企业生产的电芯产品规格和型号有所区别。例如亿纬锂能、鹏辉能源的大圆柱电芯主要为40135型号（直径40mm，高度135mm），海辰储能则是基于46mm直径，高度覆盖80mm~300mm。另外有一些企业生产的家储用大圆柱电芯从直径26mm~60mm不等都有布局。业内人士分析指出，目前家储大圆柱电池在直径和高度上不同，一方面是产品处于早期阶段，尚未形成统一标准；另一方面也与家储产品特点有关，目前家储产品仍处于初步发展阶段，产品规格和型号还未规范化，同时家储定制化电芯需求也比较多，多家企业推出可定制化电芯设计，目的是适配不同场景产品需求。2. 全极耳（多极耳）技术或成标配，针对磷酸铁锂材料进行优化“全极耳”技术是实现高功率密度的重要环节，它是将整个正负极集流体全部作为极耳，通过集流体与电池壳体或电池盖板进行全面积连接，可大幅降低电池内阻和发热量，从而解决高能量密度电芯的发热问题，并提高充放电峰值功率。目前乘用车用大圆柱电池普遍采用了多极耳或者全极耳方式，可以有效降低电池内部欧姆阻抗，电池发热减少，对连续充电、放电的倍率性能有很大的提升。目前具备该技术的企业也把这一技术移植到针对家储市场的大圆柱磷酸铁锂电池上来。比如亿纬锂能和鹏辉能源的40135大圆柱磷酸铁锂电池均采用了全极耳。另外，针对极端天气对电池本身的性能和安全的影响，研发储能用电芯企业也采取了多种技术创新，提升大圆柱电池性能。其中，鹏辉大圆柱电池采用磷酸铁锂低温超导技术，通过铁锂材料结构突破、高性能电解液技术开发、正极高速导电网络构建、低阻抗极片结构创新等技术，可以让电池实现-20℃低温放电保持率91%，-20℃低温充电不析锂。使用寿命作为储能电池的关键指标，针对家用大圆柱储能电池使用场景需求，传统圆柱电池2000次循环寿命显然无法满足需求。在大圆柱工艺和材料创新上，目前相关企业针对大圆柱储能电池，已经将循环寿命向5000次甚至更高次数瞄准，以实现家用储能电池产品可满足10年甚至更久的使用需求。其中，在提升大圆柱电池循环寿命创新上，海辰储能采用曲率张力耦合设计、GI系统设计、3D1nfil边界设计，为大圆柱电池提供了一个舒适的电化学反应环境，以实现较长的循环寿命。安全作为储能电池最重要的性能要求，是大圆柱电池在生产中需要重点考虑的因素之一。而磷酸铁锂材料本身就具备比较高的安全性，且圆柱电池可以使用高强度钢壳设计，受极组膨胀影响形变小、抗冲击、可靠性更高，是大圆柱电池安全的重要支撑。另外，钢壳电池可以更好“圈”住卷芯，在制程以及使用过程中漏液概率更低，从而也更好地保护了电池安全性。材料+工艺+硬件的防护，也使得大圆柱磷酸铁锂电池安全性更高，从而成为市场重要路线之一。此外，就家储电池应用场景特点，各家电池企业也针对性地进行了一些主动安全设计，以实现更高的安全性。圆柱电池作为最成熟的电池工艺路线，在制造效率、定制化生产和配组等方面的优势不言而喻。目前，多家电池企业针对家用储能、便携式储能应用场景需求，开始重点布局大圆柱磷酸铁锂电池，应该正是看到大圆柱电池在成本、一致性、安全、寿命和配组等方面的优势，进行的前瞻布局。未来，随着产品在性价比、安全性和便携性方面逐步被验证，预计会有更多企业参与进来，大圆柱磷酸铁锂电池能否带动家用储能电池供给端“变革”值得观察。文章来源：电池中国
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