锌电池,储能的“更优解”?

趣唠科技不打烊 2024-11-07 06:44:56

文丨天晴了

随着减少碳排放成全球共识,全球能源转型迫在眉睫。

过去较为“冷门”的锌基电池正在悄然崛起,成为众多下一代电池技术中的重要玩家。

近日,国内领先的锌基储能电池公司大锌能源宣布完成数千万元Pre-A+融资,由华盖资本领投。

安全性超越传统锂电池

不可否认,产业链完备、技术成熟的锂电池依旧是当前储能电池市场的主角。

不过,储能已成为企业新业务增长点的当下,储能业界对锂电池是“既爱又恨”,因为安全问题始终是锂电池难以克服的顽疾。

锌基电池之所以能脱颖而出,在于锌基电池的能量密度比锂电池低,但有着锂电池无法比拟的高安全性。

在储能场景下,巨量的电池包堆叠在同一空间内,而每一颗电芯都有起火的风险,一旦出现火情就难以控制。

锂电池由于易燃性和热失控风险,导致了多起起火和爆炸事件。这些事故不仅造成了巨大的经济损失,更直接对环境和人身安全构成了严重威胁。

因此,市场迫切需要更安全、更稳定的替代方案,以应对大功率储能应用中的挑战。

水系锌基电池的安全性极高,斧劈、钻孔、挤压、短路、枪击、火烧等情况下,不起火不爆炸,甚至在极端条件下也能保持稳定,还能在高功率放电下保持高稳定性。

稳定的安全性能让水系锌基电池发挥着更重要的作用。

在工作中,锌基电池能实现0.2C-10C电流放电,倍率性能远高于铅酸电池。

更广阔的商业前景

锌基电池不仅在安全性要求较高的市场有着巨大的应用潜力,在成本层面相比于其他下一代电池也具有优势。

水系锌基电池的生产和回收过程均无污染,原材料无毒,不含铅、镉、汞等有害物质,回收率能高达90%以上。

目前市场上约90%的UPS电池是铅酸电池。然而,由于UPS是大功率场景,铅酸电池的倍率性能较差,导致在考虑功率需求时,电池必须超配。

相比之下,基于电芯高功率放电特性,水系锌基电池解决了传统铅酸用于UPS系统需要超配的问题。

锌基电池具有极好的功率性能,可以在不超配的情况下实现同样的UPS性能需求。这意味着用较少的锌基电池就能实现与铅酸电池相同的功率输出。

结合其高能量密度的特点,这使得UPS电池系统更加轻小,系统成本也更低。

具体看来,在同样功能下,可以实现电池包体积,重量约为铅酸的1/2~2/3。

在特定场景下,38Ah锌电池即可替代80Ah铅酸电池,基于更少电池的使用,获得低于传统UPS系统的价格。

这些特点使得锌电池在环保和安全方面具有显著优势,这与双碳环保的目标不谋而合。

锌电池技术有一百年以上的历史,但可充电锌基电池的产业化是近些年才取得的突破。

与成熟的锂电产业链相比,锌基电池的产业配套几乎是一片空白。这是锌能源作为先行者遇到的一个非常令人头疼的问题。

确实,从技术想象到商业化落地,锌电池面临的问题还有很多。

产线的搭建是其中比较难的问题,要把锂电池的产线迁移过来用不是那么容易。锂电池的隔膜是单层的,同时锌电池极片更厚,而锌电池的电池隔膜则是双层,锂电池产线的卷绕机就不能直接使用。这就要求锌电池从零开始,完成可充电锌基电池的产业化。

好在,市场也在慢慢理解并接受锌电池技术,大锌能源表示,以前去见客户的时候还要做一些“科普”,现在基本不需要科普。

但这也并不意味着,锌电池已经取代锂电池,成为主流技术,要市场接受锌电池依然需要一个过程。

大容量电芯竞争激烈

近年来,在新能源替代化石能源的进程中,储能市场迎来爆发式增长。国内外也陆续出现了超大型储能项目,不少企业投入到储能行业中。

储能是新能源的下一个风口已经是共识。储能行业也开始“内卷”,大容量电芯具备显著的降本优势,可为企业带来更好的价格竞争力,驱动着储能电芯厂商开启了容量竞赛,储能电池容量已由最初的280Ah、314Ah狂奔向500Ah+。

据不完全统计,2023年共有23家企业发布40款300Ah+电芯,宣布于2023年量产的有14款,有一半是314Ah电芯。

资料显示,目前市场上的40款300Ah+储能电芯,有20种容量的电芯,其中314Ah的有9款,305Ah有5款,4款320Ah,3款306Ah、315Ah和300Ah各2款,其余如310Ah、325Ah、330Ah、340Ah、350Ah、360Ah、375Ah、380Ah各1款。

随着市场越来越细分,当下动力电池和储能电池开始出现分化,相比动力电池,储能电池要求电池循环寿命更长。

动力电池追求高功率密度、高能量密度,对循环寿命没有那么苛刻,通常达到3000~4000次即可满足市场需求。

而储能电池则对充放电倍率、能量密度等指标较为宽容,但是对循环寿命更为看重,为了达到10年左右的使用年限,通常要求循环寿命达到6000次以上。

不过,眼下大容量储能电芯的量产和应用技术仍处于探索阶段。

宁德时代的最新动作还停留在官宣去年年底启动了530Ah储能电芯产线的建设上,而海辰和蜂巢也许久未透露各自大容量电芯量产技术的进展。

确实,要在这一领域占得先机,必然还要解决一系列量产难题,以确保技术的稳定性和可靠性。

为了提升储能系统的体积能量密度,往往要把每一寸空间都利用起来,电芯串并联数量非常之多,这也在客观上增加了发生安全事故的概率,以及事故发生后的处置难度。

资料显示,针对系统高压化、大电芯高倍率带来的大电流带来的电芯安全性问题,多家企业通过减小电芯内阻、热电分离、设置防爆阀和定向排气道等措施提升大容量电芯的安全性能。

也有业内人士表示,大电芯的趋势没有错,但一定要冷静把握好节奏。在技术尚不成熟和没有行业标准的情况下,如果发展过于激进,可能反而不利于电池企业发展。

储能行业也面临同样的价格困境,储能产品价格持续下跌,电芯从2023年初的0.9元—1.0元/Wh下降至目前的0.3元—0.4元/Wh,系统均价也降至0.5元—0.6元/Wh,价格直接腰斩。项目低价中标频频上演,部分成交价已逼近甚至击破成本线。

今年以来,储能行业正面临着前所未有的双重挑战:国内市场极度激烈的竞争态势,以及国外户用储能领域去库存的“危险期”。

随着桑顿新能源的破产重组、安福国锂破产倒闭,2024年储能市场正在洗牌。

锌电池能否在这场能源之战中,闯出一片天?

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