关于280AH储能电芯安全性和经济循环寿命的探讨

近期有很多做储能系统集成和行业自媒体的朋友，关注储能电站安全和储能项目经济收益，循环次数的问题；因为这些问题关系到目前储能项目的商业模式和赢利的基础是否成立；

电芯厂的对外宣传普遍是6000，8000，12000次的经济循环寿命，这个是在特定的实验环境和数据模型推导的结果；

280电芯生产的储能柜，用整体热成像观察，温差最小10度以上，底部液冷方案只能解决电芯局部降温，实际充放电中，单体280电芯的底部和极耳部分温差在10度以上，（内部温度差距过大，会造成单体电芯极片老化和衰减程度不一，时间长了，会造成部分电芯容易衰减过快，电池模组一致性变差）

现在的储能柜所有的头部企业，对此集体失声，玩弄文字游戏，储能柜探测低温区域，随便选几个探测点，就对外宣称，机柜内温差做到3度以内，对外宣一传循环6000  8000  12000次 这是对投资方和企业自投的极大的不负责任 ；当电芯经过PACK做成电池包，电池包应用在储能系统上，它的经济循环寿命，与单体电芯的循环次数完全是两回事，这个问题是行业内都主观和客观不愿去提及的；因为这会动摇大家对储能商业模式的信心；

目前的商业储能系统，集中式或分布式，赢利模式都建立在循环次数和安全运营的前提之下，我们从目前储能系统主流产品磷酸铁锂280AH方型铝壳电芯为例进行展开探讨：

1、 安全性；

2022年下半年，中科院院士欧阳明高曾预警：大容量电池中磷酸铁锂的燃爆指数是三元材料的两倍；并且呼吁行业以280AH电芯为大电芯的天花板，不要再把容量做大了；

做为一个行业内顶级的科学家做出的呼吁，大家都置若罔闻，更大容量的电芯层出不穷，越来越大；整个行业像一列刹不住车火车，继续蒙眼狂奔；走上了追求能量密度，罔顾电芯安全的邪路；

其实欧阳明高院士在内心对280AH电芯的安全性都是有种种顾虑的，因为在2022年下半年，行业内280AH电芯的投资规模和规划已达万亿级别，木已成舟，现实已无法改变；

大家只有寄希望出现突破性技术，改善280AH电芯的燃爆现象；但是现在还看不到曙光；随着逐年储能装机容量爆发式增长，280AH大容量磷酸铁锂电芯的装机电站存在的的风险隐患，悬在每个有良知的业内技术专家心里；

    三元锂电池国家已经明文规定不得用在储能和大客车的场景；如果磷酸铁锂大电芯比三元的燃爆指数还要高两倍，这个结论让很多投资大储的同行不寒而栗，瑟瑟发抖；

在此，就不对院士的结论从专业技术层面展开深入的探讨，有兴趣的朋友可以和我私下联系；

2、 经济循环寿命；

280AH电芯经济循环寿命达到6000次和超过6000次各家电芯产都有设置前提条件的；

A 工作温度，25°C±2°C (在高温存储过程中，嵌锂态阳极长期处于低电位状态，电解液还原反应消耗活性锂离子，最终生成无机锂盐；高温新增了电解液还原反应速率，使活性锂离子大量损失,加速对容量造成不可逆的衰减。此外，阳极副反应产物沉积、SEI膜增厚，造成电极动力学性能变差，内阻上升)。

)

B 初始夹紧力300KGF 包裹电芯

C 充放电深度，80-90%

D 充放电倍率0.2C-0.5C

6000次循环后 剩余容量在70-80%  具体要看各厂家的产品规格说明书；至于那些8000次循环后剩余容量60%左右，超过10000次的，剩余容量是多少，探讨起来就没能意义了，这只是厂家宣传的的噱头；包括某些头部大厂所说的补锂技术来处长电芯的使用寿命，从目前的技术和经济价值来讲，都没有商业价值； 

单体电芯的循环次数，对储能电站循环次数意义不是特别大；单体电芯经过PACK做成电池模组，再集成为电池簇和电池堆，才能做为储能柜的进行充放电工作；

电压，容量，内阻三项指标是电芯配组的关键指标；

做为储能电站商业模式成立的基础，循环次数是针对整个电池包而言的；以浙江 工商用户侧储能电站为例，储能电站为一天两充两放，按330天/年的工作时间来计算，一年的循环次数660次，十年总循环在6000次；

发电侧和电网侧五大六小集团在储能电站招标文件中规定整体质保年限：3年或5年；大储参与调峰调频，扩容降虚，电池包的循环次数与工商用户侧的年利用率比是相对较低的；那么问题来了，五大六小招标为什么把电芯的质保期最高定为五年？按照大储的循环次数，五年基本是达不到3000次的，是不是3000次反映的就是目前行业电池包最高经济寿命循环使用的实际情况？

如果这个假设成立，那么投资方拿着计算器按6000次经济循环寿命在计算工商用户侧储能的效益，是否是建立在虚幻的假设之上？那么部分地区投资回报在5年以上回本的工商用户侧储能，是不是一个亏本生意，值得大家商榷。

电芯循环过程中容量会衰减，一般低于70% 就走到了储能经济寿命的尽头，梯次利用我们在此不做讨论。

因为电芯在容量低于70%，280AH电芯内部膨胀力会加剧上升(电芯在使用过程中会产生膨胀力，电芯在 15mm 钢板初始大面夹具力为(3000±200)N 测试条件下，衰减至 70%时膨胀力约为 25000N)，

膨胀力的出现，会给电芯和模组均会带来危害。对于电芯，其内部压力变大，电芯的性能和寿命会衰减；对于模组，如果膨胀力应对不当，会造成模组尺寸超差，甚至破坏结构框架。这是因为电芯的膨胀力还是相当大；内部微短路造成电芯鼓包比例增加，整个电池包呈现容量加速衰减的现象，此时继续使用，安全风险加速上升，经济效益明显下降，得不偿失。

 280AH在2020年由宁德时代率先推向市场，2021年能够量产的不超过3家电芯厂，2022年成为储能电站应用的主流，2023年新增产能大量投入；

280AH方型铝壳的电芯大规模投入使用，是在2021-2022年，如果我们假设3000次的经济循环使用寿命成立，第一批的280电芯装机后在2025年前后，将出现售后事件剧增的情况，一切都有待时间验证；

储能电站投资建议：

1、 尽量以3000次循环做为储能电站收益测算的基础；

2、 尽量向电芯大厂直接采购电芯，不要经过经销商购买（经销商售后风险承担能力差）；

3、 对承诺6000次经济循环寿命的，签好质保协议，避免条款陷井，要求服务条款中注明，循环次数6000次以内，电池包出现剩余容量低于80%时，要求电芯供应商无条件更换，SOH低于80％ 电芯进入经济寿命末端 安全事故和质量故障机率成倍上升 不是大家认为的手机电量剩80％还能用很久 这句话送给新入行的朋友  避坑请务必记住这一条 不要相信SOH80--60％梯次利用的鬼话；

我简单评价下储能安全部分，大电芯安全程度取决于集成商了，因为铁锂大电芯失控以后基本不具有自己点燃的可能性。但是因为失控早期出来的都是氢气和一氧化碳，这两都是可燃气体，所以储能安全的明火控制压力在于储能集成商，能否做到簇级别，集装箱级别不出现静电和明火！其次，铁锂电池热失控电芯之间的传递时间相对长，这给储能灭火降温提供了很好的条件，但是集成商不用细水雾进行pack级降温，这个有利条件就起不了作用。大家做样子的气体消防设计以及用全氟己酮或者七氟丙烷灭火都是伪科学，这些灭火剂不能持续降温，对于火灾起不到应该有的作用。     在储能安全领域，我认为所有集成商都没有胆子说他的电池一定不会起火，所以只做了模组级的或者pack级的UL9540A是不足够的，一定是拿到UNIT安装级别的UL认证才可以。福建消防拿宁德时代的储能柜做过实验，电池插箱一旦起火，簇所在的集装箱柜门都会在起火3秒内被蹦开，所以插箱设计防爆阀的选择很重要，现在那种瑞沃弹簧式的泄压阀有一个很大的问题就是不能排热量，以后这个方面肯定要改进。对于集装箱的柜门或者箱体设计，一定得有一个口径大的泄压板，不能为了追求集成化，和防护等级做成全密封的。    再一个就是储能的循环，大家规格书上写8000比次还是一万次，不重要，重要的是一定得真实，由于储能一天0.25p或者0.5p倍率用，几乎没有企业做过真实的寿命，都是用温度加速，所以这个过程的数据都是估算的，质保寿命协议也就只能是打赌它真能够了，但是大家都没有理论数据可以说明能否达到，而且规格书都是在25度的环境下做的数据拟合，那个集成商又能保证他的使用环境一直可以保持25度呢？ 还有模组的循环，产气鼓包问题，谁能说得清楚用的CCS会不会出现采集片撕裂造成的的bms系统故障。都是细节，也都是科学。从业者最好能掌握一些理论模型，否则都是凭经验做事，可行业才起步，有多少经验是被验证过可行的？行业要发展，但是更多的时候需要敬畏之心。