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文 | 中关村储能产业技术联盟
随着全球能源结构向可再生能源加速转型，储能系统作为平衡电网波动、提升绿电消纳的关键环节，其降本增效需求日益迫切。在这一背景下，电芯大容量化成为行业竞逐的关键——从280Ah、314Ah到500Ah+，甚至600Ah+产品的问世，电芯迭代周期大幅缩短。然而，大电芯在降低系统成本的同时，也面临着系列技术挑战，更需经历投资方对全生命周期安全性与经济性的严苛验证。本文将从技术、市场、工艺等多维度，剖析大电芯发展的内在逻辑与未来走向。
01大电芯布局情况
随着储能降本增效的需求愈加强烈，电芯正向着更大容量方向发展，目前，已经有近20家电芯企业推出了500Ah+大电芯产品或相关规划，电芯的迭代进程不断加快。
储能型电芯从280Ah到300+Ah的迭代大约用了3年的时间，从300+Ah电芯到500+Ah，甚至是600+Ah的问世仅用时2年。
宁德时代通过587Ah电芯巩固其在大型储能电站的主导地位，尝试以“高容量标准”提升客户的综合服务能力；阳光电源以系统集成商身份反向定义684Ah电芯，通过“电芯-系统”协同设计构建差异化竞争力；中创新航、瑞浦兰钧则主打392Ah电芯规格，寻求快速切入市场。
电芯及系统集成企业做大电芯容量已经是大势所趋，但是项目投资方是否真正认同大容量的电芯，目前判断还为时尚早，需要经过市场的不断验证，才能鉴别大容量电芯的真实实力。
02为什么要做大电芯
电芯是整个储能系统价值最大的环节，也是储能集成技术不断迭代的主战场，直接决定着系统的成组方式和集成方案。
其中大电芯核心的本质是通过做大电芯容量，减少储能系统所使用的电池数量和零部件数量，以及占地面积，降低储能电站的综合投资成本。
如宁德时代587Ah电芯可将系统零件数量减少20%，空间利用率提升30%。电芯数量减少，连接器、熔断器、BMS采集线束等辅材成本大幅降低。
从系统的运维成本来看，相同容量的储能系统，大电芯的数量明显减少，意味着潜在故障点也随之减少，监控与维护复杂度明显下降，全生命周期运维成本随之缩减。
03大电芯面临的技术挑战
在电芯充放电过程中，当电芯容量超过500Ah时，极片厚度需从150μm增至250μm，Li⁺在LiFePO₄晶格中的扩散距离延长，电芯内部的电化学反应受到阻碍，导致充电末期极化电压升高，使电芯的老化速度加快，缩短其使用寿命。另外，电芯在充电末期极化电压升高会导致电芯内部产生过多的热量，可能引发热失控，导致电池起火、爆炸等安全事故。
在制造工艺方面，极片对涂布均匀性的要求极高，随着极片的尺寸增加，厚度偏差随之增加；大电芯的极耳焊接面积增大，虚焊/焊穿概率上升；化成工序中电流分布不均可能导致SEI膜生成差异，影响全生命周期一致性。
在系统集成方面，大电芯对系统设计的挑战集中在精细化管理与风险控制。大电芯系统中，单电芯重要性显著提升，若314Ah系统中单个电芯失效，仅影响约0.3%的簇容量，而684Ah系统中单个电芯失效可能影响0.6%的簇容量。大电芯的散热路径边长，热阻大，热量难以快速传导至外界，对热管理的可靠性设计要求较高。为了提升储能系统的散热效果，需要更高流量和压力的液冷循环泵，保证冷却液的快速循环，且相关散热部件必须具备更高的散热能力和可靠性。
在应用端，目前314Ah的系统已经非常成熟，对于投资来说，对大电芯集成方案的安全性、寿命、系统的稳定性仅停留在设备方的检验报告上，没有可靠的运行数据，大电芯运行效果尚不确定，短期内接受大电芯集成方案可能存在较大的困难。
因此，在大电芯的规模化应用不会一蹴而就。电芯企业会综合考虑工艺难度、成本、以及市场的接受度，投资商会综合考虑电芯的安全性、经济效益、电芯更换的便利性等因素。
04制造工艺
由于不同企业在电芯研发方向和技术积累等方面不同，导致在大电芯制备工艺上出现分歧，500Ah+大电芯制备主要有卷绕和叠片两种工艺路线。
叠片工艺的优点：叠片工艺极组为层叠结构，极片不存在弯曲，可充分利用壳内空间，相比于卷绕工艺，能量密度更高；内阻更小，温升更低，倍率性能更好、安全性能更佳。
叠片工艺的缺点：极片需要进行切断，然后进行叠片，而切断后的断面存在毛刺以及粉尘掉落，存在内短路的风险。加工中毛刺和对齐控制精度高，需要高精密度的半自动或全自动设备来控制切边，设备成本和产出成本偏高。
卷绕工艺的优点：通过高速旋转卷芯形成卷芯，机械动作少，辅助时间短，生产效率高；卷绕工艺只需要对每个锂电池进行两处点焊，操作相对简单；卷绕机价格相对便宜，投资成本低。
卷绕工艺的缺点：由于卷绕工艺正负极只有单一极耳，一部分电压会被消耗在电池内部极化过程中，导致电池的充放电倍率性能较差；在卷绕过程中，极片和隔膜所受拉力容易出现不均匀，产生褶皱，极片的膨胀和收缩，影响电芯循环寿命。
05规格统一还是分化
136号文出台后，加快了储能电站投资运营的市场化步伐，投资方更关注储能设备的全生命周期经济性。由于行业已对电芯的“热失控预警阈值”、“循环寿命底线”形成共识，为不同尺寸电芯的系统适配提供了安全基准。另外在通信层面，BMS与电芯的通信协议、状态监测参数逐步统一，使不同尺寸电芯可接入同一套监控系统。正是在这种背景下，储能电芯尺寸的演进并非非此即彼的选择题，而是在统一框架下保留差异化创新的动态过程。
所以短期内，不同市场对容量、密度、成本、安全性的优先级差异，推动了设计逻辑的分化，314Ah、392Ah与500Ah+电芯将形成互补的竞争格局。314Ah、392Ah电芯继续主导2h、4h储能市场，而500Ah+聚焦4h以上长时储能。另外，由于电芯市场竞争逐步加剧，导致不同市场地位的电芯企业为了获取更多的市场份额，大电芯的分化也是不同企业的布局策略出现差异化的结果，头部企业主打单一规格，去重新定义下一代电芯尺寸；第二梯队、第三梯队企业采用多种规格布局的策略，应对客户的多样化需求，导致短期内电芯尺寸分化加剧，形成百花齐放的格局。
长期来看，随着储能配置时长的增加，以及大电芯工艺的进步，无论是530Ah、587Ah、还是684Ah的电芯，将更加考验其不同市场的应用效果，对整站设计的影响，对储能系统设计的影响。集成厂商会根据这些因素，选择适合的技术路径，将进一步强化了尺寸多样性，卷绕的工艺的综合制造成本较低，将会聚焦600Ah以下的市场，叠片工艺内部应力分布均匀，产热低，未来将瞄准600Ah+市场。
06趋势展望
电芯不是一味的寻求做大，还需要考虑投资商的接受程度，因此，大电芯的开发应从储能系统、交流侧配电、后期运营运维等方面入手，探讨技术创新的途径，以实现LCOS成本的降低。
虽然500Ah+700Ah+基至1000Ah+等大容量电芯络绎不绝的推出，但大容量电芯还没有实现规模化装机，因此判断谁将成为下一代的主流产品还为时尚早。究竟哪种类型电芯最终胜出，还需考验企业最对系统边界的深刻理解、对技术临界点的理性判断、对场景需求的灵活响应等关键能力。