電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）高溫電芯，顧名思義指的是在較高溫度環(huán)境下正常工作的電池，通常可分為適用于 100℃、125℃、150℃、175℃及 200℃以上環(huán)境等五個級別。在設(shè)計時，高溫電芯需要考慮電池內(nèi)容物的熱力學(xué)特性、電池殼體的力學(xué)性能以及適應(yīng)高溫環(huán)境的安全和電性能設(shè)計等因素，如 180℃和 200℃以上使用的高溫鋰電池，由于鋰的熔點為 180.5℃，不適于作負極，須采用鋰合金為負極等。

另一方面，高溫電芯的出現(xiàn)讓儲能技術(shù)實現(xiàn)了在高溫環(huán)境下存在的局限性，進而實現(xiàn)更加高效、可靠、經(jīng)濟的儲能解決方案。這不僅有助于滿足日益增長的能源需求，也對促進可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

儲能市場中高溫電芯的應(yīng)用

傳統(tǒng)儲能系統(tǒng)中，空調(diào)等冷卻系統(tǒng)是輔助系統(tǒng)能耗的主要來源，國家實證實驗平臺資料顯示，磷酸鐵鋰儲能裝置的輔助系統(tǒng)的用電率達到10%以上，而以空調(diào)能耗為之最，單空調(diào)能耗就使系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)化效率降低5%。高溫電芯的出現(xiàn)，能夠有效解決這一問題。

在儲能領(lǐng)域，高溫電芯屬于近年來新發(fā)展技術(shù)，但在早期，由于耐高溫電解液、改性隔膜和其他組件成本較高，性能也有待進一步提升，市場接受度相對有限。

不過隨著儲能市場的快速發(fā)展企業(yè)和科研機構(gòu)加大了研發(fā)投入。在材料體系上，開發(fā)出了更耐高溫、穩(wěn)定性更好的正負極材料和電解液；在電池結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，采用了更先進的散熱、密封等技術(shù)，提升了電池的整體性能和安全性。

高溫電芯的引入，可以幫助儲能系統(tǒng)減少能量損耗，降低初始成本及運維成本，例如高溫電芯減少了對冷卻系統(tǒng)的依賴。同時還能提高系統(tǒng)安全性沒減少熱失控風(fēng)險，并能適應(yīng)長時儲能需求，通常鋰電池儲能被定為為2-4小時儲能的最佳儲能方式，而高溫鋰電池可以突破鋰電池在長時儲能運用范圍，是未來應(yīng)對長時儲能的重要方向。

由于上述優(yōu)點，高溫電芯在市場上越來越受歡迎。特別是在那些氣候炎熱地區(qū)或者需要戶外安裝的應(yīng)用場景（如大型光伏電站配套儲能），高溫電芯的優(yōu)勢尤為明顯。此外，在一些特殊應(yīng)用場景下，比如沒有足夠空間布置冷卻設(shè)施的地方，高溫電芯也提供了更靈活的選擇。

各大廠商紛紛推出自己的高溫電芯產(chǎn)品，試圖在這片新興市場上占據(jù)一席之地。包括億緯鋰能、蜂巢智儲等公司已經(jīng)公布了其高溫電芯產(chǎn)品的計劃或已經(jīng)開始量產(chǎn)交付。

例如寧德時代和天合儲能推出的結(jié)合高溫電芯技術(shù)的儲能系統(tǒng)，利用自主研發(fā)的光儲變流器，配合高溫電芯技術(shù)和自熱技術(shù)，成功解決了對傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)和輔助電源的依賴問題。

此外，還有如克能新能源與與北斗捷安合作研發(fā)全球首款高溫電芯，為北斗捷安出口東南亞等國的新能源高速電摩提供動力。新能安推出的昆侖電芯2.0采用gt40技術(shù)，通過導(dǎo)入新型負極、正極和電解液材料，結(jié)合雙極耳結(jié)構(gòu)設(shè)計，極大提升了熱穩(wěn)定性及安全性。


高溫電芯發(fā)展趨勢

當前，高溫電芯的發(fā)展正處于快速擴張階段，多家廠商正在加速推進產(chǎn)品的商業(yè)化進程。在2024年，億緯鋰能等多家企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了560Ah乃至更大容量高溫電芯的大規(guī)模生產(chǎn)，進一步推動了成本降低和技術(shù)成熟。

為了應(yīng)對長時儲能的需求，高溫電芯成為了關(guān)鍵的技術(shù)突破點。例如，寧德時代的高溫電芯方案配備了業(yè)內(nèi)首款長壽命高溫電芯，系統(tǒng)循環(huán)壽命可達15000次。憑借耐高溫石墨負極材料和特制電解液，該電芯在超過35℃的條件下依然保持良好的衰減特性，無需冷卻系統(tǒng)及外部輔助電源。

市場格局上來看，全球高溫電池的主要廠商有 SAFT、億緯鋰能、Vitzrocell、Integer Holdings （Electrochem）、Steatite 等，前三大廠商占有全球大約58%的份額。其中，亞太地區(qū)是最大的市場，占有大約49%份額，之后是北美和歐洲，分別占有21%和18%的市場份額。

技術(shù)上，液態(tài)金屬電池等高溫電池技術(shù)發(fā)展迅速，如ambri公司生產(chǎn)的液態(tài)金屬電池，采用鈣、銻等作為電極，熔鹽為電解質(zhì)，具有高能量密度和長壽命等特點。此外，氣凝膠電芯隔熱片等新技術(shù)也在不斷應(yīng)用，提高了電池在高溫環(huán)境下的安全性和穩(wěn)定性。

同時，高溫電芯的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，除了傳統(tǒng)的石油勘探、軍事等領(lǐng)域，在電網(wǎng)調(diào)節(jié)、可再生能源系統(tǒng)中的能量平衡等大規(guī)模儲能領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增加。例如，液態(tài)金屬電池在風(fēng)力和太陽能發(fā)電系統(tǒng)中儲存能量，以平衡電網(wǎng)負荷方面展現(xiàn)出巨大潛力。

從發(fā)展趨勢來看，未來高溫電芯將朝著更高能量密度、更高效率的方向發(fā)展，以滿足不同領(lǐng)域?qū)δ茉O(shè)備的高性能要求，如新能源汽車、航空航天等領(lǐng)域?qū)﹄姵氐母吣芰棵芏刃枨蟆?br />
借助物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，高溫電芯的管理系統(tǒng)將向智能化發(fā)展，能夠?qū)崟r監(jiān)控電池模塊的健康狀態(tài)，優(yōu)化能量管理策略，提高電池的可靠性和穩(wěn)定性，降低維護成本。

值得一提的是，模塊化設(shè)計將成為高溫電芯的發(fā)展趨勢之一，不僅有助于電池的回收和再利用，還能適應(yīng)不同規(guī)模的儲能需求，提高電池的通用性和可擴展性。在安全性上，將開發(fā)新型的安全材料和技術(shù)，提高電池的熱穩(wěn)定性和安全性，降低熱失控風(fēng)險。

小結(jié)

高溫電芯不僅解決了現(xiàn)有儲能技術(shù)在高溫環(huán)境下存在的局限性，也為實現(xiàn)更加高效、可靠、經(jīng)濟的儲能解決方案提供了可能。隨著技術(shù)不斷進步和市場需求持續(xù)擴大，高溫電芯將在未來的能源體系中發(fā)揮越來越重要的作用。