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探秘固态电池工艺:解锁未来能源的智造密码!

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锂电那些事今日第三条2025年05月10日 星期六


固态电池被誉为下一代电池技术的 “明日之星”,其卓越的性能优势吸引着全球目光。然而,从实验室的理论成果到大规模商业化应用,固态电池的工艺制造是一道必须跨越的门槛。这些精密复杂的工艺,不仅决定着电池的性能与成本,更藏着打开未来能源之门的关键密码。


干法硫化物固态电池-联净自动化-硫化物,电池,固态电池


在固态电池的工艺体系中,材料制备是第一步,也是重中之重。固态电解质作为固态电池的核心,其制备工艺直接影响电池性能。以硫化物固态电解质为例,需通过高能球磨、热压烧结等技术将原材料混合、压缩并成型。高能球磨过程中,原料在高速旋转的研磨球撞击下,实现原子级别的均匀混合,这一过程对设备精度和工艺参数控制要求极高,稍有偏差就会影响电解质的离子传导率。氧化物固态电解质则常采用溶胶 - 凝胶法,通过溶液中的化学反应形成凝胶,再经过干燥、煅烧等工序制成固态电解质薄膜,每一步都需要精确调控温度、时间和化学配比,以确保电解质的稳定性和导电性。


固态电池有望成为电动汽车的下一个理想动力源 - 电气技术杂志社


电极材料的制备同样充满挑战。为实现更高能量密度,固态电池常采用硅基负极或金属锂负极。硅基负极在制备时,需解决硅材料体积膨胀导致的结构破坏问题,目前多采用纳米化、复合化等技术,将硅颗粒制成纳米级结构或与碳材料复合,以缓冲体积变化。金属锂负极虽具备超高比容量,但易产生锂枝晶,科研人员通过表面修饰、电解液添加剂等手段,改善锂负极的界面稳定性,抑制枝晶生长。


电芯制造环节是固态电池工艺的核心战场。与传统液态电池不同,固态电池的固 - 固界面接触问题,使得涂布、叠片等工艺需要全新的技术方案。在涂布工艺中,固态电解质浆料的粘度、流变性与液态电解液差异巨大,普通涂布设备难以满足需求,需开发特殊的涂布工艺和设备,确保电解质层均匀、致密地涂覆在电极上。叠片过程中,要保证固态电解质与电极之间紧密贴合,避免出现气泡或空隙,这对叠片的精度和压力控制提出了近乎苛刻的要求,稍有不慎就会增加电池内阻,影响充放电性能。


电池组装环节同样不容忽视。由于固态电池对环境要求严苛,尤其是硫化物固态电解质极易与空气中的水分、氧气反应,因此整个组装过程需在高度干燥、无氧的手套箱中进行,这大大增加了工艺难度和生产成本。同时,为保证电池的密封性和安全性,封装工艺也需进行创新,采用激光焊接、热压封装等技术,确保电池在长期使用中不发生泄漏和短路。


高科技固态电池图片素材-正版创意图片600369853-摄图网


尽管固态电池工艺面临重重挑战,但科研与产业界从未停止探索的脚步。近年来,干法电极技术、3D 打印技术等前沿工艺逐渐崭露头角。干法电极技术无需溶剂,直接将活性材料、粘结剂和导电剂混合压制成电极,不仅简化了工艺流程,还能提升电极的能量密度和循环性能;3D 打印技术则可以根据电池的不同需求,定制复杂的电极和电解质结构,为固态电池的性能优化开辟了新路径。


随着工艺技术的不断突破,固态电池正逐步跨越量产鸿沟。从材料创新到工艺革新,每一次技术进步都在为未来能源的大规模应用奠定基础。或许在不久的将来,这些精密的工艺将真正解锁固态电池的潜力,为我们带来更安全、更高效的能源解决方案,重塑整个能源产业的格局。

         
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首次发布时间:2025-05-15
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锂电那些事今日头条2025年04月29日 星期二产业玩家的疯狂涌入,价格竞争与凶猛博弈,加速了国内工商储江湖产业大洗牌进程。据此前阳光电源发布的《工商业储能解决方案白皮 书》显示,2023年工商业储能相关企业新增5万家,平均每天新增150家。另据华福证券统计,2024年大量不同类型企业涌入工商业储能市场,已并网/开工/启动或完成采招/备案的工商业储能项目涉及的开发商就超过1000家。而寻熵研究院的统计数据显示,2024年国内新增并网工商业储能规模3.9GW/8.8GWh,约占全年新增并网储能规模(44.60GW/111.63GWh)的8%(GWh占比)。如此细分的领域却涌入如此多的玩家,也就不难理解为何工商业储能产品价格持续出现大退潮现象与趋势了。在2023年年中时,头部厂商如奇点能源的工商业储能柜报价曾高达1.55元/Wh,同年12月厂商明美新能源宣布液冷一体柜最低价为0.88元/Wh;到了2024年7月30日中车株洲所发布工商业储能系列产品渠道价格政策,其中,1500V工商业一体柜418kWh方案集成单柜价格为0.75元/Wh,大于30台可以享受95折,折合单价0.7125元/Wh,还免费赠送价格高达45000元/台的并网柜和20000元/台的EMS配套,综合单价已经低于0.7元/Wh。“没有最低,只有更低。” 24年9月,科陆电子推出Aqua-E系列工商储能产品,采用A类电芯的价格仅为0.598元/Wh;沃橙新能源随后报出0.58元/Wh的价格,并推出 “0元体验,账期半年” 的优惠条件,再创价格新低。到了25年1月,博时储能联合瑞浦兰钧、高特电子、恩玖科技,共同推出了一款工商业储能柜,对外报价低至0.499元/Wh。3月底,价格战硝烟再起。弘正储能先是报出 “0.486元/Wh”,长园能源随后则给出 “0.478元/Wh” 的价格,短短十天两度刷新了储能系统最低价。“这个价格肯定是亏的。” 弘正储能、博时储能、沃橙新能源的市场相关负责人,不约而同地向高工储能透露。而据高工储能调研,当前0.5元/Wh以下的工商储能系统单价,根本无法覆盖企业生产成本。“真正达到预期收益的工商业储能项目大约只有20%-30%。” 据高工储能采访了解到,在现金流吃紧、工商业储能项目收益不及预期的情况下,许多工商业储能设备商、投资商暂停了投资项目。亏损潮正在席卷整个产业,以上市公司科陆电子为例,2024年科陆电子亏损(扣非后归母净利润,下同)4.77亿元,同比下降31.63%,这是其第8年连续出现亏损,8年合计亏损超53亿元。随着竞争局势的严峻变化,如今在企业层面也已有大退潮迹象。据 “维科网储能”、“36碳” 等多家媒体报道,“据业内人士观察,上千家集成商中约有20%没有订单,生存状况堪忧。”企查查数据则显示,2024年间,已有超1万家储能系统集成商倒闭,占行业总数的16%。在这样的产业形势下,山东、广东等地当前借鉴光伏行业经验拟出台新规,要求集成商按项目金额的5%缴纳保障金,用于破产后的运维托底。但企业普遍抵触,认为将加剧现金流压力。可以预见,未来这种负现金流的模式,后续一旦失去了融资支持,厂商很容易陷入财务困境。CNESA数据显示,2024年全年新型储能领域融资事件同比锐减73%,融资金额平均缩水50%。如今,市场上对于 “凶猛价格战可能将进一步引发储能电站质量与安全性大退潮” 的担忧正在与日俱增。有一组数据可以参考,根据中国电力企业联合会发布的《2024年上半年电化学储能电站行业统计数据》显示,上半年,在可靠性方面,非计划停运1779次(同比2023年同期增长72.72%),单次平均非计划停运时长29.48h,其中电站关键设备、系统以及集成安装质量问题是导致电站非计划停运的主要原因,非计划停运次数占比达75%以上。从投运年限看,新投运电站运行较不稳定,发生非计划停运占比较高,2024年投运2年以内电站平均非停次数(2.81次),比投运2年以上(2.01次)的高40%。“如果有人告诉你储能很简单,那么你要知道,10年后他会为此付出代价。也许只要5年,他们就不得不支付巨额维护费用。” 曾毓群在接受了挪威主 权基金主席尼古拉·唐根的播客访谈时如是说。市场的担心正在成为现实。24年4月,温州一工商业储能项目发生火灾,因消防设施不到位造成了不小的损失。事后,温州针对工商业储能电站项目,掀起了一场严厉的消防安全整改。据整改通知单显示,要求所有已备案的、500KWh以下的工商业储能电站在一定时间内提交经第三方机构检测合格的消防质量检测报告,对于限定期限内未提交检测报告或检测不合格的工商业储能项目,会对其直接撤销验收合格评定,不予以兑现相关补贴。温州整改之后,杭州市建委、杭州市发改委也联合印发了《关于做好我市电化学储能电站建设工程消防设计审查验收管理工作的通知》。文件明确适用范围为功率为新建、扩建或改建的容量为500千瓦时及以上的电化学储能电站建设工程。文件指出,电化学储能电站建设工程参照电力建设工程开展消防设计审查验收,属于特殊建设工程的,应进行消防设计审查、消防验收;属于其他建设工程的,实行备案抽查制度。有数据测算,此次温州、杭州的储能安全整改整体将推高0.2元/Wh的非技术成本,单个储能电站的消防整改成本最高可增加10万元。(消息来源“储能网”)消防风暴还在进一步蔓延。24年8月中旬,浙江金华市武义县也公开征求《武义县电化学储能项目建设管理工作指南(试行)》意见。文件明确,电化学储能电站申报消防备案前,项目单位应组织竣工验收,消防查验应纳入竣工验收内容,查验结果作为工程竣工验收报告附件。据高工储能披露,浙江省内已备案的2000多个储能项目中,90%以上都将面临消防整改。到2025年,能够顺利通过整改并继续运营的项目可能会少于一半。业内人士认为,浙江只是这场储能电站消防整改风暴的第一站,未来还会席卷全国。尤其是工商业储能同样发展快速的广东省和江苏省。据21世纪经济此前报道,国家正酝酿对储能消防安全隐患进行全面的排查及整改工作。目前相关部门近期已约访了包括储能厂家、施工、运营等相关方调研意见,而相关的储能消防安全隐患排查及整改动作可能将要发生。对于储能安全性而言,大储最多烧掉一个设备,但工商业储能可能就涉及到人身安全问题。截至目前,全国至少有19个省市将储能电站纳入了消防安全重点单位。可以预见,全国消防风暴必然将对工商业储能江湖产生深远影响,甚至冲击。回归商业层面,还需要注意的是,目前工商业储能的主要盈利模式为峰谷价差套利(用能方在电价谷时从电网购买低价电能,在电价峰时或尖峰时供给给负载使用)。但在电力现货交易日益普及的背景下,国家政策引导和电力市场运行规则,都倾向于把峰谷分时电价拉平。这意味着,“当前浙江等地区较高的峰谷电价差无法长久维持,这将造成工商业储能项目未来数年收益率的下滑,从而影响到投资者的积极性。部分投资方因此选择了暂时观望。”简单来说,未来工商业储能投资收益率大概率也会出现大退潮现象。这并非危言耸听,根据东海证券统计,24年以来浙江、河南、江苏多地发布分时电价调整政策,全国范围内峰谷电价差缩窄趋势显著,河南省分时电价调整新政亦正式落地。此外根据中关村储能联盟对32个省区的分析,24年1-8月份一般工商业1-10kV电网代理购电最大峰谷价差平均为0.68元/kWh,较2023年同比下降了6.7%。与2023年1-8月相比,今年各地最大峰谷价差普遍呈现下降趋势,仅甘肃、蒙西、冀北等8个地区价差有所提高,其他地区均为下降。考虑到,随着储能成本不断下降,若以0.6元/kWh作为度电盈亏平衡点,24年1-8月共有20个地区以上最大峰谷价差超过0.6元/kWh。而国联证券统计数据也显示,从全国范围内来看,全国共有10个地区峰谷电价差减小,20个省份峰谷价差扩大,2个省份保持不变。其中工商业储能收益率下滑幅度最大的为浙江省,主要原因在于分时电价政策的调整,6月起浙江不再执行尖峰电价,峰谷价差变为高峰电价与低谷电价之差,价差下降幅度超20%。另外据国联证券测算,目前国内云南、甘肃、宁夏等十个地区的工商业储能收益率为负数,形势不容乐观。 还需要注意的是,据东吴证券测算,工商储实际应用中收益率低于理论值,对工商业业主吸引力有限。工商储单个项目功率较大,初始投资成本约上千万元,此外分时电价政策变化的不确定性、若实际利用天数较低,收益率将打较大折扣,每天同一充放次数下,220天利用天数与340天利用天数可产生近2倍收益率差异。考虑目前实际利用是一充一放为主,280利用天数下IRR为7.75%。 对于工商业储能投资的难点,有专家指出,从投资端来看,最大的挑战就是电价差波动性。因为工商业储能资产的定价逻辑就是服从于大的新型电力系统转型趋势,以及作为转型支撑的电力市场化交易趋势,在这两个大的趋势下,分布式能源资产的收益率波动将是常态,不再是收益率绝对固定的资产。由于国内工商储盈利主要来自于分时电价下的峰谷套利,而分时电价的机制往往是由宏观政策制定,但政策的转向是终端电力用户不可预知的,这也导致了很多的业主在一次性购买设备时持观望态度。从工商储机柜以10年质保、15年的设计寿命的生命周期来看,项目建设时的分时电价机制是否在项目的整个生命周期内延续是一个最大的未知数。“关于项目选择,首先要考虑项目商业模式是否可持续。例如工商业储能目前主要依赖代理购电较高的峰谷价差实现套利,但代理购电仅为过渡模式,较高的峰谷价差不可持续,未来当电力用户真正进入市场,峰谷价差必然没有这么高。” 五矿证券分析认为,所以工商业储能项目在做可行性研究时最大的坑就是对未来峰谷价差及收入的假设过于乐观。对于独立储能电站项目,除了关注所在省份独立储能参与电力市场的政策进展之外,更重要的是对项目所在省份所在电网节点的风光发展及消纳趋势作至少20年维度的长期研判。或许是感受到了风险的气息,据EESA(储能领跑者联盟)副秘书长李炎明观察,目前国内工商业储能投资商已经在有意控制单个省份的投资金额,以免政策波动造成 “一个篮子里的鸡蛋” 全部遭殃。当然,工商业储能的挑战,或者风险还不止于此。由于工商业储能项目收益高度依赖业主方项目用电情况,因此拥有足够用电负荷、适合上工商业储能,且有意愿的工厂、园区,成为各项目开发方竞相争抢的稀缺资源。在这种情况下,与工商业光伏类似,居间人成为项目落地的重要推动因素,居间费因而居高不下,甚至项目落地后居间人获得的利润超过设备生产商。因优质项目的稀缺性,给业主的项目分成亦从此前的10%(另外90%分给项目投资方),逐步到35%,有的方案是前5年分成比例20%/80%,后5年按 50%/50%分成。一系列数据似乎都在佐证,工商储江湖竞争短期内还会持续,甚至还会变得更加惨烈。未来储能企业必将围绕科技创新、国际化布局与突破、融资与调整负债结构等多个维度进行新一轮较量,竞争成败必将对未来产业格局与发展产生深远影响。 锂电那些事免责声明 本公众 号部分内容来源于网络平台,小编整理,仅供学习与交流,非商业用途!对文中观点判断均保持中立,版权归原作者所有,如有报道错误或侵权,请尽快私信联系我们,我们会立即做出修正或删除处理。谢谢! 来源:锂电那些事

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