關(guān)于280AH儲能電芯安全性和經(jīng)濟循環(huán)壽命的探討

近期有很多做儲能系統(tǒng)集成和行業(yè)自媒體的朋友，關(guān)注儲能電站安全和儲能項目經(jīng)濟收益，循環(huán)次數(shù)的問題；因為這些問題關(guān)系到目前儲能項目的商業(yè)模式和贏利的基礎(chǔ)是否成立；

電芯廠的對外宣傳普遍是6000，8000，12000次的經(jīng)濟循環(huán)壽命，這個是在特定的實驗環(huán)境和數(shù)據(jù)模型推導(dǎo)的結(jié)果；

280電芯生產(chǎn)的儲能柜，用整體熱成像觀察，溫差最小10度以上，底部液冷方案只能解決電芯局部降溫，實際充放電中，單體280電芯的底部和極耳部分溫差在10度以上，（內(nèi)部溫度差距過大，會造成單體電芯極片老化和衰減程度不一，時間長了，會造成部分電芯容易衰減過快，電池模組一致性變差）

現(xiàn)在的儲能柜所有的頭部企業(yè)，對此集體失聲，玩弄文字游戲，儲能柜探測低溫區(qū)域，隨便選幾個探測點，就對外宣稱，機柜內(nèi)溫差做到3度以內(nèi)，對外宣一傳循環(huán)6000  8000  12000次 這是對投資方和企業(yè)自投的極大的不負(fù)責(zé)任 ；當(dāng)電芯經(jīng)過PACK做成電池包，電池包應(yīng)用在儲能系統(tǒng)上，它的經(jīng)濟循環(huán)壽命，與單體電芯的循環(huán)次數(shù)完全是兩回事，這個問題是行業(yè)內(nèi)都主觀和客觀不愿去提及的；因為這會動搖大家對儲能商業(yè)模式的信心；

目前的商業(yè)儲能系統(tǒng)，集中式或分布式，贏利模式都建立在循環(huán)次數(shù)和安全運營的前提之下，我們從目前儲能系統(tǒng)主流產(chǎn)品磷酸鐵鋰280AH方型鋁殼電芯為例進(jìn)行展開探討：

1、 安全性；

2022年下半年，中科院院士歐陽明高曾預(yù)警：大容量電池中磷酸鐵鋰的燃爆指數(shù)是三元材料的兩倍；并且呼吁行業(yè)以280AH電芯為大電芯的天花板，不要再把容量做大了；

做為一個行業(yè)內(nèi)頂級的科學(xué)家做出的呼吁，大家都置若罔聞，更大容量的電芯層出不窮，越來越大；整個行業(yè)像一列剎不住車火車，繼續(xù)蒙眼狂奔；走上了追求能量密度，罔顧電芯安全的邪路；

其實歐陽明高院士在內(nèi)心對280AH電芯的安全性都是有種種顧慮的，因為在2022年下半年，行業(yè)內(nèi)280AH電芯的投資規(guī)模和規(guī)劃已達(dá)萬億級別，木已成舟，現(xiàn)實已無法改變；

大家只有寄希望出現(xiàn)突破性技術(shù)，改善280AH電芯的燃爆現(xiàn)象；但是現(xiàn)在還看不到曙光；隨著逐年儲能裝機容量爆發(fā)式增長，280AH大容量磷酸鐵鋰電芯的裝機電站存在的的風(fēng)險隱患，懸在每個有良知的業(yè)內(nèi)技術(shù)專家心里；

    三元鋰電池國家已經(jīng)明文規(guī)定不得用在儲能和大客車的場景；如果磷酸鐵鋰大電芯比三元的燃爆指數(shù)還要高兩倍，這個結(jié)論讓很多投資大儲的同行不寒而栗，瑟瑟發(fā)抖；

在此，就不對院士的結(jié)論從專業(yè)技術(shù)層面展開深入的探討，有興趣的朋友可以和我私下聯(lián)系；

2、 經(jīng)濟循環(huán)壽命；

280AH電芯經(jīng)濟循環(huán)壽命達(dá)到6000次和超過6000次各家電芯產(chǎn)都有設(shè)置前提條件的；

A 工作溫度，25°C±2°C (在高溫存儲過程中，嵌鋰態(tài)陽極長期處于低電位狀態(tài)，電解液還原反應(yīng)消耗活性鋰離子，最終生成無機鋰鹽；高溫新增了電解液還原反應(yīng)速率，使活性鋰離子大量損失,加速對容量造成不可逆的衰減。此外，陽極副反應(yīng)產(chǎn)物沉積、SEI膜增厚，造成電極動力學(xué)性能變差，內(nèi)阻上升)。

)

B 初始夾緊力300KGF 包裹電芯

C 充放電深度，80-90%

D 充放電倍率0.2C-0.5C

6000次循環(huán)后 剩余容量在70-80%  具體要看各廠家的產(chǎn)品規(guī)格說明書；至于那些8000次循環(huán)后剩余容量60%左右，超過10000次的，剩余容量是多少，探討起來就沒能意義了，這只是廠家宣傳的的噱頭；包括某些頭部大廠所說的補鋰技術(shù)來處長電芯的使用壽命，從目前的技術(shù)和經(jīng)濟價值來講，都沒有商業(yè)價值； 

單體電芯的循環(huán)次數(shù)，對儲能電站循環(huán)次數(shù)意義不是特別大；單體電芯經(jīng)過PACK做成電池模組，再集成為電池簇和電池堆，才能做為儲能柜的進(jìn)行充放電工作；

電壓，容量，內(nèi)阻三項指標(biāo)是電芯配組的關(guān)鍵指標(biāo)；

做為儲能電站商業(yè)模式成立的基礎(chǔ)，循環(huán)次數(shù)是針對整個電池包而言的；以浙江 工商用戶側(cè)儲能電站為例，儲能電站為一天兩充兩放，按330天/年的工作時間來計算，一年的循環(huán)次數(shù)660次，十年總循環(huán)在6000次；

發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)五大六小集團在儲能電站招標(biāo)文件中規(guī)定整體質(zhì)保年限：3年或5年；大儲參與調(diào)峰調(diào)頻，擴容降虛，電池包的循環(huán)次數(shù)與工商用戶側(cè)的年利用率比是相對較低的；那么問題來了，五大六小招標(biāo)為什么把電芯的質(zhì)保期最高定為五年？按照大儲的循環(huán)次數(shù)，五年基本是達(dá)不到3000次的，是不是3000次反映的就是目前行業(yè)電池包最高經(jīng)濟壽命循環(huán)使用的實際情況？

如果這個假設(shè)成立，那么投資方拿著計算器按6000次經(jīng)濟循環(huán)壽命在計算工商用戶側(cè)儲能的效益，是否是建立在虛幻的假設(shè)之上？那么部分地區(qū)投資回報在5年以上回本的工商用戶側(cè)儲能，是不是一個虧本生意，值得大家商榷。

電芯循環(huán)過程中容量會衰減，一般低于70% 就走到了儲能經(jīng)濟壽命的盡頭，梯次利用我們在此不做討論。

因為電芯在容量低于70%，280AH電芯內(nèi)部膨脹力會加劇上升(電芯在使用過程中會產(chǎn)生膨脹力，電芯在 15mm 鋼板初始大面夾具力為(3000±200)N 測試條件下，衰減至 70%時膨脹力約為 25000N)，

膨脹力的出現(xiàn)，會給電芯和模組均會帶來危害。對于電芯，其內(nèi)部壓力變大，電芯的性能和壽命會衰減；對于模組，如果膨脹力應(yīng)對不當(dāng)，會造成模組尺寸超差，甚至破壞結(jié)構(gòu)框架。這是因為電芯的膨脹力還是相當(dāng)大；內(nèi)部微短路造成電芯鼓包比例增加，整個電池包呈現(xiàn)容量加速衰減的現(xiàn)象，此時繼續(xù)使用，安全風(fēng)險加速上升，經(jīng)濟效益明顯下降，得不償失。

 280AH在2020年由寧德時代率先推向市場，2021年能夠量產(chǎn)的不超過3家電芯廠，2022年成為儲能電站應(yīng)用的主流，2023年新增產(chǎn)能大量投入；

280AH方型鋁殼的電芯大規(guī)模投入使用，是在2021-2022年，如果我們假設(shè)3000次的經(jīng)濟循環(huán)使用壽命成立，第一批的280電芯裝機后在2025年前后，將出現(xiàn)售后事件劇增的情況，一切都有待時間驗證；

儲能電站投資建議：

1、 盡量以3000次循環(huán)做為儲能電站收益測算的基礎(chǔ)；

2、 盡量向電芯大廠直接采購電芯，不要經(jīng)過經(jīng)銷商購買（經(jīng)銷商售后風(fēng)險承擔(dān)能力差）；

3、 對承諾6000次經(jīng)濟循環(huán)壽命的，簽好質(zhì)保協(xié)議，避免條款陷井，要求服務(wù)條款中注明，循環(huán)次數(shù)6000次以內(nèi)，電池包出現(xiàn)剩余容量低于80%時，要求電芯供應(yīng)商無條件更換，SOH低于80％ 電芯進(jìn)入經(jīng)濟壽命末端 安全事故和質(zhì)量故障機率成倍上升 不是大家認(rèn)為的手機電量剩80％還能用很久 這句話送給新入行的朋友  避坑請務(wù)必記住這一條 不要相信SOH80--60％梯次利用的鬼話；

我簡單評價下儲能安全部分，大電芯安全程度取決于集成商了，因為鐵鋰大電芯失控以后基本不具有自己點燃的可能性。但是因為失控早期出來的都是氫氣和一氧化碳，這兩都是可燃?xì)怏w，所以儲能安全的明火控制壓力在于儲能集成商，能否做到簇級別，集裝箱級別不出現(xiàn)靜電和明火！其次，鐵鋰電池?zé)崾Э仉娦局g的傳遞時間相對長，這給儲能滅火降溫提供了很好的條件，但是集成商不用細(xì)水霧進(jìn)行pack級降溫，這個有利條件就起不了作用。大家做樣子的氣體消防設(shè)計以及用全氟己酮或者七氟丙烷滅火都是偽科學(xué)，這些滅火劑不能持續(xù)降溫，對于火災(zāi)起不到應(yīng)該有的作用。     在儲能安全領(lǐng)域，我認(rèn)為所有集成商都沒有膽子說他的電池一定不會起火，所以只做了模組級的或者pack級的UL9540A是不足夠的，一定是拿到UNIT安裝級別的UL認(rèn)證才可以。福建消防拿寧德時代的儲能柜做過實驗，電池插箱一旦起火，簇所在的集裝箱柜門都會在起火3秒內(nèi)被蹦開，所以插箱設(shè)計防爆閥的選擇很重要，現(xiàn)在那種瑞沃彈簧式的泄壓閥有一個很大的問題就是不能排熱量，以后這個方面肯定要改進(jìn)。對于集裝箱的柜門或者箱體設(shè)計，一定得有一個口徑大的泄壓板，不能為了追求集成化，和防護等級做成全密封的。    再一個就是儲能的循環(huán)，大家規(guī)格書上寫8000比次還是一萬次，不重要，重要的是一定得真實，由于儲能一天0.25p或者0.5p倍率用，幾乎沒有企業(yè)做過真實的壽命，都是用溫度加速，所以這個過程的數(shù)據(jù)都是估算的，質(zhì)保壽命協(xié)議也就只能是打賭它真能夠了，但是大家都沒有理論數(shù)據(jù)可以說明能否達(dá)到，而且規(guī)格書都是在25度的環(huán)境下做的數(shù)據(jù)擬合，那個集成商又能保證他的使用環(huán)境一直可以保持25度呢？ 還有模組的循環(huán)，產(chǎn)氣鼓包問題，誰能說得清楚用的CCS會不會出現(xiàn)采集片撕裂造成的的bms系統(tǒng)故障。都是細(xì)節(jié)，也都是科學(xué)。從業(yè)者最好能掌握一些理論模型，否則都是憑經(jīng)驗做事，可行業(yè)才起步，有多少經(jīng)驗是被驗證過可行的？行業(yè)要發(fā)展，但是更多的時候需要敬畏之心。