中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月24～26日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司與國(guó)家能源局能源節(jié)約和科技裝備司聯(lián)合指導(dǎo)，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦并聯(lián)合240余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十三屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在杭州召開(kāi)。
來(lái)自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國(guó)內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的1011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)，5417位嘉賓參加了本屆大會(huì)，其中245家企業(yè)展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測(cè)認(rèn)證等新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈。
5月25日下午，盛虹動(dòng)能科技（江蘇）股份有限公司研發(fā)總監(jiān)陳偉受邀在鋰離子電池與儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)專場(chǎng)分享了主題報(bào)告，報(bào)告題目為《全棧技術(shù)自研，盛虹動(dòng)能的綠色發(fā)展之路》。以下是報(bào)告主要內(nèi)容：
陳偉：各位專家、各位嘉賓，下午好！今天我和各位分享的題目是全棧技術(shù)自研，盛虹動(dòng)能的綠色發(fā)展之路。主要分四部分：一是行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，二是行業(yè)痛點(diǎn)分析，三是盛虹動(dòng)能探索與舉措，四是公司簡(jiǎn)介。
第一部分，行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
從左邊這張圖看，截至2022年，全球電力儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到48.8GW，近五年來(lái)，電力儲(chǔ)能這塊的裝機(jī)容量的復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到60%。右邊的這張圖是2018-2022年，中國(guó)電力儲(chǔ)能新增裝機(jī)容量的統(tǒng)計(jì)，從這張圖上可以看出，中國(guó)的儲(chǔ)能市場(chǎng)現(xiàn)在已經(jīng)成為了儲(chǔ)能行業(yè)的中堅(jiān)力量。
第二部分，行業(yè)痛點(diǎn)分析。
隨著儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展，不管是電芯還是系統(tǒng)，這四塊是大家一直在追求的四個(gè)方面，但確實(shí)這四個(gè)方面也是我們整個(gè)行業(yè)面臨的痛點(diǎn)。第一，安全性。過(guò)充過(guò)放等導(dǎo)致帶來(lái)的安全隱患。第二，一致性。電壓的一致性，容量、溫度場(chǎng)的分布等等，這些所有的一致性問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致帶來(lái)木桶效應(yīng)，無(wú)論是電芯還是系統(tǒng)也好，帶來(lái)一個(gè)循環(huán)衰減快的問(wèn)題。第三，循環(huán)壽命。目前鐵鋰體系的循環(huán)大概是6000-8000次的樣子，但是現(xiàn)在行業(yè)都在宣稱一萬(wàn)加的循環(huán)，目前還沒(méi)有達(dá)到這樣的水準(zhǔn)。但是大家都在往這個(gè)方向努力，因?yàn)檠h(huán)壽命的這個(gè)問(wèn)題導(dǎo)致系統(tǒng)在全生命周期的度電成本，大概是抽水蓄能的2倍。第四，經(jīng)濟(jì)性。包括材料的成本高、制造成本高、時(shí)間成本等。今年，碳酸鋰的價(jià)格已經(jīng)降下來(lái)了，去年整個(gè)價(jià)格對(duì)行業(yè)的壓力還是非常大的。還有就是實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)的成本，因?yàn)閷?duì)做研發(fā)來(lái)講，開(kāi)發(fā)一個(gè)新的項(xiàng)目或者說(shuō)新的電池，可能需要一年或者18個(gè)月的時(shí)間。我花了這么長(zhǎng)的時(shí)間，投入這個(gè)高的資金，可能這款產(chǎn)品不一定能夠研發(fā)成功，所以導(dǎo)致項(xiàng)目收益差，進(jìn)而影響基礎(chǔ)研究投入帶來(lái)惡性循環(huán)。
第三部分，盛虹動(dòng)能的對(duì)應(yīng)舉措。
針對(duì)以上的四個(gè)方面的行業(yè)痛點(diǎn)，盛虹動(dòng)能做了哪些舉措？第一，原材料基礎(chǔ)研究。因?yàn)楝F(xiàn)在對(duì)于電芯的要求是越來(lái)越高，除了設(shè)計(jì)端，包括電芯的結(jié)構(gòu)，其實(shí)從根本上來(lái)講，原材料才是最根本的原因。第二，極致的工藝設(shè)備。一個(gè)產(chǎn)品從原材料，通過(guò)研發(fā)人員的設(shè)計(jì)，但是最終還要通過(guò)工藝、設(shè)備、通過(guò)制造過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。第三，系統(tǒng)級(jí)整體防控。第二個(gè)方面，仿真驅(qū)動(dòng)，正向設(shè)計(jì)，我們可以做哪些仿真呢？包括性能仿真、工藝仿真、老化壽命的仿真等，最終就是達(dá)到我們想要的智能設(shè)計(jì)。
針對(duì)正極材料來(lái)講，目前儲(chǔ)能正極是鐵鋰體系，磷酸鐵鋰，大家都知道，它的離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo)、包括低溫性能，都是磷酸鐵鋰的弱點(diǎn)。我們?cè)趺磥?lái)改善這些弱點(diǎn)，這都是一些老生常談的問(wèn)題，包括包覆、摻雜、形貌控制等，但是如何把這些措施運(yùn)用到商業(yè)化生產(chǎn)上，這也是一個(gè)難題。包括通過(guò)包覆改善鐵鋰的導(dǎo)電性，無(wú)論是一次包覆還是二次包覆。包括摻雜，第三個(gè)就是形貌控制，因?yàn)閷?duì)于大儲(chǔ)電芯，對(duì)循環(huán)壽命也好，特別是容量，是往大型化的方向去發(fā)展了，循環(huán)從6000、8000到10000，對(duì)于電芯設(shè)計(jì)的這一塊，那么怎么來(lái)解決。之前可能鐵鋰的壓實(shí)做到2.4就可以了，但是現(xiàn)在追求容量大型化以后，壓實(shí)要達(dá)到2.5幾甚至要做到2.6。對(duì)于正極材料，我們也是通過(guò)這些方面，在做相關(guān)研究。
負(fù)極材料，這也是非常重要的，它也是四大主材之一。對(duì)于儲(chǔ)能來(lái)講，有兩個(gè)生命線，一是安全，二是成本。我們?cè)谧非箝L(zhǎng)循環(huán)的路上，怎么樣實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)，對(duì)于負(fù)極材料來(lái)講，怎么樣既能保證電芯的性能，而且又能達(dá)到降本的要求。包括高性價(jià)比的原材料，我們可以通過(guò)工藝手段生產(chǎn)出最終想要的人造石墨，但是怎么降本，這可能就要從原材料端來(lái)考慮，怎么來(lái)選擇針狀焦還是石油焦，還是通過(guò)摻混，當(dāng)然還有其他一些包括定向排列的技術(shù)，低表面高一致性的石墨。
電解液，特別是我們追求萬(wàn)次長(zhǎng)循環(huán)來(lái)講，電解液也是一個(gè)關(guān)鍵因素，添加劑這塊，現(xiàn)在常用的VC、FEC這類的成膜添加劑。另外就是考慮到鋰鹽?，F(xiàn)在用的比較普遍的是六氟磷酸鋰，近一兩年FSI的滲透率也越來(lái)越大，不管是當(dāng)添加劑來(lái)用還是雙鹽體系，一方面是因?yàn)樗膬r(jià)格在下降，另外就是FSI的工藝，也是越來(lái)越成熟。現(xiàn)在FSI的純度，和前幾年相比要好很多。另外就涉及到我下面講到的一個(gè)問(wèn)題，就是涉及到產(chǎn)氣。我后面也要講補(bǔ)鋰的技術(shù)，因?yàn)閷?duì)于補(bǔ)鋰來(lái)講，面臨一個(gè)很大的問(wèn)題，就是產(chǎn)氣，怎么樣來(lái)解決產(chǎn)氣的問(wèn)題，對(duì)于電解液來(lái)說(shuō)，一方面要考慮長(zhǎng)循環(huán)，另外，剛才提到產(chǎn)氣的問(wèn)題，怎么樣在電解液這塊來(lái)抑制電芯在循環(huán)過(guò)程中的產(chǎn)氣問(wèn)題？因?yàn)楝F(xiàn)在大部分的方向是通過(guò)一些添加劑，來(lái)抑制產(chǎn)氣。但是很容易忽略的一點(diǎn)是溶劑體系，因?yàn)閺碾娊庖罕旧淼某杀緛?lái)講，鋰鹽和添加劑是占了最主要的成本，但是從電解液的量來(lái)講，溶劑是最大的一塊。所以說(shuō)，溶劑體系也是我們必須要考慮的一個(gè)方向，通過(guò)溶劑體系的搭配，包括鋰鹽的選擇，包括一些添加劑的選擇，既要達(dá)到萬(wàn)次循環(huán)的目的，又要抑制產(chǎn)氣，從根本杜絕產(chǎn)氣方面來(lái)講，現(xiàn)在可能還沒(méi)有達(dá)到這樣的程度。
隔膜，現(xiàn)在特別是對(duì)于大儲(chǔ)電芯，萬(wàn)次循環(huán)，再加上電芯的大型化，正常的話，我們用的是陶瓷涂覆隔膜，但是可能對(duì)于電芯越來(lái)越大之后，陶瓷涂覆的隔膜還不夠，可能陶瓷的涂覆還要再上一層膠。
預(yù)鋰技術(shù)，這種技術(shù)也是多種多樣的，包括正極預(yù)鋰，也包括負(fù)極預(yù)鋰。因?yàn)樨?fù)極預(yù)鋰的補(bǔ)鋰效率比較高，但是它對(duì)于產(chǎn)線的環(huán)境要求也是更高，另外對(duì)于連續(xù)化的生產(chǎn)，負(fù)極補(bǔ)鋰并不是那么友好?，F(xiàn)在很多企業(yè)也都在研究關(guān)于正極補(bǔ)鋰這塊，現(xiàn)在比較常規(guī)的像鐵酸鋰、鎳酸鋰等，這兩款補(bǔ)鋰劑帶來(lái)的問(wèn)題就是產(chǎn)氣，循環(huán)，特別是循環(huán)過(guò)程中的一些產(chǎn)氣的問(wèn)題，是我們必須要解決的。雖然說(shuō)在前期通過(guò)化成工藝的改進(jìn)，可以把大部分的氣抽走，但是在循環(huán)過(guò)程中依然還是會(huì)有產(chǎn)氣的現(xiàn)象發(fā)生。所以說(shuō)針對(duì)產(chǎn)氣，除了剛才從電解液這個(gè)角度考慮，我們現(xiàn)在也在思考，能研發(fā)出比目前鐵酸鋰、鎳酸鋰更加成熟、穩(wěn)定的補(bǔ)鋰劑。
仿真驅(qū)動(dòng)電池正向設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的電芯設(shè)計(jì)也是通過(guò)實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)法，現(xiàn)在仿真也越來(lái)越普遍，大家都用仿真來(lái)節(jié)省研發(fā)的成本。未來(lái)，我們想要達(dá)到的是智能設(shè)計(jì)，這方面我們正在和國(guó)內(nèi)的一些頂級(jí)高校合作，在開(kāi)發(fā)相關(guān)方面的東西。
這是仿真的發(fā)展歷程。仿真從最早期的等效電路模型，到后期的無(wú)幾何代數(shù)求解，再到多孔電極幾何均相模型，也就是1992年Newman教授提出P2D的模型。多孔電極幾何均相模型，它是由過(guò)去的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭饾u發(fā)展成為真正意義上的仿真的過(guò)程，但是P2D模型也有先天性的缺陷，就是它的均相模型。我們都知道，一個(gè)電芯在充放電的過(guò)程中，鋰離子的分布是不均勻的，但是P2D的模型認(rèn)為它是均相的。所以在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們就一起合作開(kāi)發(fā)了一個(gè)非均相的模型，它的優(yōu)勢(shì)是可以捕捉電子流包括離子流的移動(dòng)軌跡，與傳統(tǒng)的模型來(lái)比，更加趨于真實(shí)。
我們?cè)陂_(kāi)發(fā)一款電芯的時(shí)候，也是通過(guò)了相關(guān)的一些仿真，給大家也展示了一些數(shù)據(jù)。這是離子流演變的過(guò)程，從這張圖上可以直觀看出來(lái)，正負(fù)極當(dāng)中有局部的顆粒并沒(méi)有完全脫鋰和嵌鋰，這就表明整個(gè)電芯是存在一定的熱力學(xué)的容量損失的。根據(jù)放電末期時(shí)刻的狀態(tài)，鋰離子濃度的分布，這就可以分析出這個(gè)DOE1的方案，要從負(fù)極的粒徑，包括正極的厚度、孔隙率，正極導(dǎo)電劑含量這幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。
這是一個(gè)熱性能的分析，0.5C充電末期的溫度分布情況，從左邊的曲線，包括末期溫度場(chǎng)的分布情況，我們發(fā)現(xiàn)正極側(cè)發(fā)熱量是明顯高于負(fù)極和隔膜端的發(fā)熱量，從這些我們分析得出，需要對(duì)正極進(jìn)行熱優(yōu)化設(shè)計(jì)以降低電芯整體溫升。
這是盛虹動(dòng)能目前的兩款電芯，一個(gè)是305Ah大儲(chǔ)電芯，還有一款是100Ah電芯，主要用于戶儲(chǔ)和通信儲(chǔ)能上。
這是電芯的一些應(yīng)用場(chǎng)景，包括305Ah的電芯，主要是用于大儲(chǔ)和工商業(yè)儲(chǔ)能，100Ah主要是站儲(chǔ)和戶儲(chǔ)。
這是我們做的應(yīng)用場(chǎng)景的渲染圖，包括大儲(chǔ)產(chǎn)品，20尺的液冷集裝箱，4MWh。另外，是我們的工商業(yè)儲(chǔ)能產(chǎn)品，all in one的戶外柜，500度電。包括站儲(chǔ)的產(chǎn)品，用于基站上，一個(gè)模塊大概是4.8度電。
第四部分，公司簡(jiǎn)介。
我們盛虹集團(tuán)成立于1992年，2022年，世界500強(qiáng)排名241位。我們是以印染起家，1992年開(kāi)始做印染，現(xiàn)在印染是全球TOP級(jí)的。20002年進(jìn)入化纖領(lǐng)域，目前也是做到了全球的TOP級(jí)。2012年進(jìn)入石化行業(yè)，2022年進(jìn)入儲(chǔ)能領(lǐng)域，為什么盛虹集團(tuán)會(huì)切入儲(chǔ)能這個(gè)賽道，后面我會(huì)講到。
這是集團(tuán)在新能源材料包括儲(chǔ)能這塊的產(chǎn)業(yè)布局。從材料端，包括磷酸鐵鋰以及電解液需要的各種溶劑，包括NMP、SBR/PAA等。儲(chǔ)能這個(gè)產(chǎn)業(yè)布局是從鋰電的原材料到電芯研發(fā)，再到儲(chǔ)能系統(tǒng)集成產(chǎn)品，到最終的一個(gè)系統(tǒng)解決方案。
前面我介紹了盛虹集團(tuán)，世界500強(qiáng)是排名第241位，在30多年的發(fā)展過(guò)程中，也獲得了非常多的國(guó)家獎(jiǎng)項(xiàng)，包括國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)、中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)以及國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)等榮譽(yù)。
盛虹動(dòng)能正是基于集團(tuán)新能源新材料“1+N”的戰(zhàn)略策略所成立的儲(chǔ)能板塊，以鋰電池以及儲(chǔ)能系統(tǒng)集成為核心，打造從電芯、模組PACK一直到終端產(chǎn)品，最終到儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
我們儲(chǔ)能板塊的總部-盛虹動(dòng)能，運(yùn)營(yíng)總部在蘇州。目前有兩個(gè)基地，一是泰州基地，還有一個(gè)是張家港基地。
這是我們泰州基地的全景效果圖，占地330畝，整個(gè)規(guī)劃是25GWh的產(chǎn)能。我剛才提到的305Ah的大儲(chǔ)電芯，100Ah的電芯，目前主要是在泰州基地生產(chǎn)，今年下半年就會(huì)推出。
這是張家港基地的整體規(guī)劃全景圖，是1700畝，規(guī)劃產(chǎn)能60GWh。等到張家港基地建成，我們的產(chǎn)品會(huì)更加多元化。
這是盛虹動(dòng)能的優(yōu)勢(shì)，一是借助母公司世界500強(qiáng)的平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，二是借助于盛虹集團(tuán)深耕于制造業(yè)30年的全球化的產(chǎn)銷布局，三是電芯原材料可以做到至少65%的自供，四是全產(chǎn)業(yè)鏈的整合。
這是我們出色的成本控制能力，包括我們打造全產(chǎn)業(yè)鏈的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，集團(tuán)布局關(guān)鍵原材料，磷酸鐵鋰高質(zhì)量自給自供，項(xiàng)目供應(yīng)前移能力等。
最后以我們集團(tuán)的愿景“化夢(mèng)想為現(xiàn)實(shí)”結(jié)束今天盛虹動(dòng)能的分享，謝謝！
