万次循环成储能电芯标配

2023年以来，各大储能电池厂商争先发布300Ah+、超万次循环的大容量储能电芯产品。然而，实际寿命能否达到设计值，仍值得打上问号。

瑞浦兰钧储能市场总经理易辉琼指出，从电芯层级上来讲，国内客户对寿命的要求主要是10年以上，而海外客户要求是15年甚至20年，但产品真正的实测数据并没有那么长时间。“瑞浦兰钧已成立6年多，最早一款储能产品从成立之初测到现在，已经超过8千次循环。目前来看，10年肯定是没问题的，15年可能问题也不是特别大，但到15年、20年，我觉得这还需要大量测试。”易辉琼如是说。

此外，易辉琼表示，现在市面上各种300Ah+的电芯产品，普遍是通过增加（极片）面密度和压实密度来增加体积能量。但面密度的增加和循环寿命是相互约束的，提高面密度的同时能否保持或者更加有效提高电池的循环寿命，是一个更高的技术难度。国内储能电池主要以磷酸铁锂技术路线为主。研究表明，磷酸铁锂电池寿命衰减的主要因素为阳极副反应导致的活性锂消耗。因此，补充活性锂是解决这一问题的有效手段，目前补充活性锂的途径主要分为负极补锂和正极极补锂两大类。

对于储能电池循环次数能否过万，欣旺达能源科技总裁李章溢指出了补锂技术的重要性，“如果电池不加补锂技术，1万次循环应该是上限了，如果加一些补锂技术可以达到1万以上。”天合储能总裁孙伟认为，循环次数万次以上已经成为储能电芯的一个标准。他表示，基本上20年以上的寿命是可以保证的，天合储能的量产产品做到1.2万次循环，实测的数据来看，首年可以做到零衰减。

孙伟表示，现在天合储能的实验室里已在开发循环寿命1.5万次的产品，将力争从设计、到制造、测试，保证产品达到1.5万循环以上，达到光储同寿。储能产品未来能否保证得到良好的售后服务，是海外客户考量的重点。孙伟直言，预计五年后储能产品的成本还会再降50%，在不损害利润的情况下，也可以保证业主20年以上的售后。值得注意的是，影响电池循环寿命的因素颇多。金拓锂电高级工程师黄品珏指出，电池在充放电的过程中可能出现多种状况，例如充放电的过程中的温升、应力变形导致电池结构破坏、电解液溶剂/电解质分解，还有内阻增加和析锂等，都可能导致电池失效等问题。

黄品珏强调，温度是影响储能产品寿命的最关键因素。“当电池内部温度提升15度时，系统的寿命会减少一半以上。”他解释道，通常情况下，循环次数是以核定温度25±2度的条件测试，但锂电池在充放电过程中会产生大量热量，单体电池的温度差异过大会造成内阻、容量等不一致进一步增大，导致单体电池加速分化，缩短电池系统的循环寿命，甚至造成安全隐患。此外，BMS也在延长电芯使用寿命、提高电池安全性和均衡性上发挥了重要作用。

温控、PCS寿命难与电池匹配

显然，储能电池的循环寿命超过1万次，业内普遍较为乐观。换言之，若按照每天1.5次充放电计算，1万次循环约为18年寿命，若按每日1次充放电计算，可以超过25年。

然而，业内面临的现实情况是，即便储能电池的循环寿命可以达到20年以上，整个储能系统也难以达到20年寿命。据中车株洲所综合能源事业部储能产品开发部主任许东阳所言，由于电芯的本体差异，以及后端的非专业化集成，会导致整个系统的寿命会大打折扣。比如，电芯目前宣称是有1万次甚至是1.6万次循环，但是后端集成后，电芯循环次数会打折约30%。中天储能技术经理蔡肖雄也指出，储能系统的寿命基本上已经拓展到了20年，但是很多部件其实是不匹配的。

在蔡肖雄看来，储能系统的20年寿命，需要后续很多维护、维修、更换、保养的过程，但大家比较忽略这一方面，太过在意初期投资的成本，而忽略了维修保养的费用。比如液冷系统里面的冷却液、过滤棉等，都是影响整体寿命的部件，蔡肖雄认为，目前影响整体使用寿命的主要是温度管控系统，还需要提升使用寿命，以匹配整个储能系统。

目前，液冷系统逐渐代替风冷成为储能温控的主流方案，能够将电池寿命提升约20%，但冷却液通常在使用3—5年后需要更换，期间需要定期检查冷却液状态，不过，目前液冷储能系统的投入使用尚未超过2年。同飞股份高级产品经理高帅称，常规的乙二醇溶液存在快速酸化的问题，普通防冻液寿命可达24个月，同飞股份长效防冻液寿命可达5年。但无论是2年还是5年寿命，都未彻底解决换液的问题，许多大储场站并不具备大量换液的条件，回收也要耗费大量人力物力。

据了解，同飞股份正在研发无需更换的防冻液产品，通过吸附将液体恢复到接近中性的状态，使防冻液可以持续使用，这款产品已完成了前期试验，预计在今年正式推出。值得关注的是，去掉冷却系统的高温电池，也是一个重要的创新方向。

宁德时代吴凯博士强调，要实现长寿命，耐高温电芯技术非常重要。宁德时代今年发布了耐高温的机型，能够在超过35度的条件下依然保持了良好的衰减特性，有效提高了储能系统高温环境的自适应，而且，无需冷却系统也能节约不少成本。除了温控系统，PCS也存在“快消品”。华自科技新型储能事业部营销总经理黄紫表示，在产品设计寿命上，华自科技PCS的设计寿命是25年，但有一些关键的元器件，比如IGBT，属于易损件，需要后期运维。IGBT是储能PCS的核心部件，1MW以上PCS通常大量使用IGBT，甚至可以说，IGBT的性能决定了PCS的性能。那么，如何让IGBT不再成为“快消品”，成为储能PCS的重要升级方向。

对此，多家主流厂商开始推出液冷PCS产品。据了解，禾迈股份新推出的新一代液冷储能PCS，通过液冷方式，可以实现不同IGBT之间的温度小于2度，将大大提升IGBT的寿命和可靠性。可见，储能系统部件的设计寿命尚且无法与电池匹配，在更加复杂的实际应用场景中，使用寿命大打折扣的窘境也就不足为奇。储能系统寿命之谜，至今仍笼罩在广大业主的头上。