摘要

在一條2GWh 280Ah產(chǎn)線中，瑞能串聯(lián)化成分容系統(tǒng)可實現(xiàn)年降本400萬。

降本空間何尋，是今年擺在鋰電全產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)面前的嚴(yán)峻課題。

隨著新能源汽車滲透率向40%的水平穩(wěn)步邁進(jìn)，其“心臟”動力電池也早已進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)和裝機(jī)的階段。與此同時，價格戰(zhàn)伴隨著智能化席卷而來，終端競爭趨于白熱化，對動力電池全產(chǎn)業(yè)鏈都提出了提質(zhì)增效的更高要求。

具體到設(shè)備環(huán)節(jié)來看，由于鋰電池的化成和分容需要頻繁充放電，化成分容是鋰電池生產(chǎn)過程中最耗電的環(huán)節(jié)，通常能占據(jù)工廠30%-40%的電耗。

因此，如何推動化成分容解決方案向降本、節(jié)能、提效、更安全、更智能的方向發(fā)展，滿足下游電池客戶的需求，便成了設(shè)備企業(yè)的最新關(guān)鍵任務(wù)。

對此，瑞能股份創(chuàng)新性地提出了將化成分容與儲能進(jìn)行融合的解決方案，在業(yè)內(nèi)首推“光儲融合化成分容系統(tǒng)”，即通過光儲系統(tǒng)為電池化成分容生產(chǎn)車間供電，實現(xiàn)綠色能源利用及“削峰填谷”降本；疊加PCS高壓直流母線共軌技術(shù)、電芯串聯(lián)化成技術(shù)等，進(jìn)一步為制造企業(yè)降低用電成本。

“以一條2GWh 280Ah的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電池產(chǎn)線項目為例，我們的串聯(lián)化成分容系統(tǒng)可實現(xiàn)高達(dá)400萬的年降本，”瑞能股份董事長毛廣甫在2023年高工鋰電年度峰會上表示。

憑借對化成分容環(huán)節(jié)降低能耗做出的貢獻(xiàn)，瑞能股份榮獲2023高工鋰電金球獎“年度創(chuàng)新技術(shù)”。

具體來看，出于對降低能耗的考慮，瑞能股份在自研化成分容系統(tǒng)中融入了高壓直流母線、高壓串聯(lián)系統(tǒng)、EMS能量管理系統(tǒng)等核心自研技術(shù)，并已實現(xiàn)對客戶標(biāo)準(zhǔn)化交付。

首先，瑞能股份刪去了設(shè)備中銅線的部分、改用自研700V高壓直流母線替代；采用GaN技術(shù)進(jìn)一步縮減設(shè)備體積、并使其更易于維護(hù)，瑞能股份的方案可為客戶直接節(jié)省40%以上的設(shè)備采購?fù)度牒秃笃诰S護(hù)成本。

“0線束”是瑞能股份追求的核心目標(biāo)之一。據(jù)毛廣甫介紹，這并不是指完全省去電線，而是把設(shè)備中成本最高、發(fā)熱量最大、最難施工、最難維護(hù)、最難標(biāo)準(zhǔn)化的部分刪去，也就是刪去功率線，只留下一組主線。

高壓直流母線疊加共軌技術(shù)，還可以實現(xiàn)化成和分容區(qū)域設(shè)備的連接，促進(jìn)能量在系統(tǒng)內(nèi)流動，提高庫位之間能量轉(zhuǎn)換效率。

其次，瑞能股份在業(yè)內(nèi)首創(chuàng)了高壓串聯(lián)系統(tǒng)，包含高頻高壓（600V以上）電源模塊和恒壓串聯(lián)硬件，可一次性對120串的電池進(jìn)行串聯(lián)化成分容，相對傳統(tǒng)低壓串聯(lián)技術(shù)可提高5%-10%充放電效率，現(xiàn)已進(jìn)入成熟應(yīng)用階段。

相較于并聯(lián)化成，瑞能股份高壓串聯(lián)化成技術(shù)可進(jìn)一步提升電源模塊在化成分容過程中的能源轉(zhuǎn)換效率，助力企業(yè)實現(xiàn)節(jié)省約50%的生產(chǎn)運營用電成本。

此外，串聯(lián)的好處還體現(xiàn)在，其可以對前段設(shè)備諸多工藝的電化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原。通過為前段工藝的閉環(huán)提供可追溯的數(shù)據(jù)，前段工藝中出現(xiàn)離散電磁的部分將可以被精準(zhǔn)定位，最終提高電池一致性，節(jié)約客戶成本。

高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，目前串聯(lián)化成市場滲透率已超過30%，且在建新產(chǎn)線的滲透率已超過并聯(lián)化成，滲透率有望繼續(xù)上升，高壓直流母線串聯(lián)化成分容技術(shù)是未來化成分容領(lǐng)域重要發(fā)展方向。

最后在能量管理方面，瑞能股份基于多變量約束和深度學(xué)習(xí)機(jī)制開發(fā)出EMS能量管理系統(tǒng)，可對系統(tǒng)容量和負(fù)荷需求進(jìn)行綜合分析，實現(xiàn)充放電策略的最優(yōu)控制。該系統(tǒng)不僅能夠?qū)δ芰窟M(jìn)行高效的調(diào)度和監(jiān)控，還能夠在設(shè)備出現(xiàn)故障時及時的進(jìn)行警告和追溯。

瑞能股份還在化成分容針床中首發(fā)搭載了電源水冷技術(shù)，通過水冷一體機(jī)邊緣冷源來實現(xiàn)電源部分降溫?；诖?，整套系統(tǒng)可實現(xiàn)電池溫差小于2℃，并減少水冷消耗功率約50%。

2019年，瑞能股份就以串聯(lián)化成技術(shù)配合比亞迪刀片電池的研發(fā)測試，并成功應(yīng)用于刀片電池的量產(chǎn)。至今，其高壓串聯(lián)的節(jié)能降本技術(shù)已在行業(yè)內(nèi)成為標(biāo)準(zhǔn)。瑞能股份化成分容自動化產(chǎn)線已成功獲得比亞迪、鵬輝、瑞浦、億緯、中電科、安馳、巨電、昆宇、海辰、廣汽、吉利等客戶的訂單。

瑞能股份在化成分容系統(tǒng)上的成就，離不開其在電池安全檢測領(lǐng)域長達(dá)20年的深厚沉淀。

對分容數(shù)據(jù)進(jìn)行前置性的、在線的熵?zé)岱治?/strong>，是瑞能股份在安全檢測上的核心技術(shù)之一。瑞能股份電池檢測系統(tǒng)可提前1-2個月發(fā)現(xiàn)電池中的風(fēng)險。此外，瑞能股份還可以實現(xiàn)將電池數(shù)據(jù)處理與消防聯(lián)動。當(dāng)電池充電過程中的溫度曲線、電壓曲線與后臺數(shù)據(jù)模型不相匹配時，系統(tǒng)便會進(jìn)行快速退出、甚至啟動消防的操作。