鋰離子電池實現(xiàn)商業(yè)化后將與鋰電池形成互補的格局

在全球碳中和大趨勢和新能源汽車滲透率快速增長的背景下，全球鋰電行業(yè)保持高度景氣，其中動力鋰電池是拉動行業(yè)增長的主要因素。隨著行業(yè)成熟度不斷提升，動力鋰電池的技術(shù)革新已由政策驅(qū)動過渡為市場驅(qū)動，供應(yīng)端企業(yè)積極布局各項技術(shù)推動鋰電池中期到遠期的發(fā)展。

從鋰電池中期發(fā)展來看，主要通過現(xiàn)有材料體系的迭代升級和結(jié)構(gòu)革新推動能量密度提升，實現(xiàn)增效降本：

材料迭代：正負極材料是決定動力電池能量密度的核心因素，正極材料的突破最有可能帶來動力電池能量密度顛覆性的提升。中短期內(nèi)正極材料仍將維持磷酸鐵鋰和三元材料并行的格局，并在當前化學(xué)體系基礎(chǔ)上進行技術(shù)迭代；高鎳三元在半固態(tài)向全固態(tài)發(fā)展的過程中仍有適配價值，前景廣闊。

結(jié)構(gòu)革新：在已實現(xiàn)成熟應(yīng)用的鋰電池材料體系下，在電芯、模組、封裝方式等方面進行結(jié)構(gòu)上的改進和精簡，以提升電池的系統(tǒng)性能，如比亞迪刀片電池、寧德時代CTP技術(shù)等，結(jié)構(gòu)革新是除材料迭代以外另一條重要的技術(shù)發(fā)展路徑。

從鋰電池長期發(fā)展來看，不斷降低電解液含量向固態(tài)電池發(fā)展是行業(yè)內(nèi)較明確的趨勢，但全固態(tài)電池仍面臨相對大的技術(shù)挑戰(zhàn)：

固態(tài)趨勢明確：固態(tài)電池相較于傳統(tǒng)液態(tài)電池在能量密度和安全性方面的優(yōu)勢明顯，產(chǎn)業(yè)鏈上的鋰電企業(yè)及整車企業(yè)都積極增加研發(fā)投入以布局固態(tài)電池技術(shù)，目前行業(yè)進度處于半固態(tài)向全固態(tài)發(fā)展的階段。

全固態(tài)難度大：雖然行業(yè)內(nèi)對向固態(tài)發(fā)展的趨勢普遍持有共識，但全固態(tài)電池界面阻抗等關(guān)鍵技術(shù)難題攻克挑戰(zhàn)大，實現(xiàn)規(guī)模上車仍較遙遠；從現(xiàn)實角度綜合考慮技術(shù)困難和成本問題，將電解液含量降到極低的固液混合電池可能是更符合商業(yè)實際的解決方案。

從鋰電池遠期發(fā)展將受鋰資源短缺制約來看，鈉離子電池已展現(xiàn)成為重要的備選路線，實現(xiàn)商業(yè)化后將與鋰電池形成互補的格局：

鈉鋰互補格局：鈉離子電池在資源豐富度和成本上具備顯著優(yōu)勢，但因其化學(xué)體系在能量密度上的局限，在乘用車動力電池領(lǐng)域目前難以撼動鋰電池的地位，可在低能量密度要求或中低端場景替代鋰電池，預(yù)計未來率先在儲能、低速車等場景實現(xiàn)規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用。

正極材料升級方向——三元電池高鎳去鈷

具備能量密度優(yōu)勢的三元電池高鎳去鈷是鋰電企業(yè)和整車企業(yè)共同努力的方向，但無鈷電池突破概念炒作實現(xiàn)性能的實質(zhì)提升仍有待觀察。

正極材料升級方向——磷酸錳鐵鋰磷酸錳鐵鋰并非完全是新技術(shù)，隨著磷酸鐵鋰因其安全性和經(jīng)濟性日益受重視，被視為升級版磷酸鐵鋰的磷酸錳鐵鋰重新受到熱議，企業(yè)產(chǎn)業(yè)化布局腳步也有所加速，未來短期內(nèi)預(yù)計將以復(fù)合使用為主。

正極新材料——富鋰錳基富鋰錳基正極材料的特性具備一定顛覆性，被視為下一代電池的突破口，但其產(chǎn)業(yè)化道路仍受掣肘。

負極材料升級方向——硅基負極材料人造石墨和天然石墨是當下最廣泛應(yīng)用的鋰電池負極材料，為突破能量密度極限，具備更高理論容量的硅基負極材料成為主要研發(fā)方向之一。

硅基負極材料的技術(shù)路線及產(chǎn)業(yè)化進程

硅基負極材料研發(fā)和應(yīng)用皆存在技術(shù)壁壘，國內(nèi)尚未實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，部分先行企業(yè)已有批量化應(yīng)用。

結(jié)構(gòu)改進——比亞迪刀片電池（1/2）

比亞迪刀片電池在現(xiàn)有材料體系上通過結(jié)構(gòu)改進有效切中并解決電池起火、續(xù)航里程不足和低溫性能不佳等動力電池行業(yè)的發(fā)展痛點。

結(jié)構(gòu)改進——比亞迪刀片電池（2/2）比亞迪通過收購、新建、舊產(chǎn)線改造等方法積極提升刀片電池產(chǎn)能；除了自產(chǎn)自銷以外，刀片電池也開啟外供，產(chǎn)品性能得到行業(yè)認可。

結(jié)構(gòu)精簡——寧德時代從CTP到CTC比電池更大的野心：為車企降本增效的同時提高了自身在車型開發(fā)過程中參與度，要實現(xiàn)CTC的構(gòu)想未來或?qū)央姵叵到y(tǒng)和電驅(qū)系統(tǒng)有機結(jié)合。

動力電池封裝路線市場份額方形、圓柱和軟包是動力電池的三個主要封裝路線，2017年以前各路線份額國內(nèi)外趨勢較為一致，但近年來隨著不同路線代表企業(yè)的崛起和實現(xiàn)放量，國內(nèi)外呈現(xiàn)出不同的發(fā)展趨勢。

三種封裝路線對比及未來展望三種封裝路線的未來發(fā)展主要受到龍頭企業(yè)和技術(shù)創(chuàng)新的影響，固態(tài)電池的發(fā)展趨勢或?qū)噭臃庋b路線的格局，拉動軟包封裝路線的份額提升。

案例分析——特斯拉4680大圓柱電池特斯拉4680電池計劃掀起大圓柱電池研發(fā)熱潮，帶動上游電池廠商產(chǎn)能布局，國內(nèi)廠商也加快步伐，有望加入特斯拉4680電池訂單爭奪。

特斯拉全球三大市場：降價有望引爆中國市場，歐洲、北美市場需求旺盛上海工廠月產(chǎn)能提升至 10 萬。7-8 月升級生產(chǎn)線后，9 月特斯拉上?！俺壒S”產(chǎn)量大增，季度產(chǎn)量由 Q2 的 11.5 萬輛上升至 Q3 的 19.7 萬輛，特斯拉官網(wǎng)顯示，目前國內(nèi)model3 的交付周期縮短至 4-8 周，而熱銷的 modelY 交付周期縮短至 1-4 周。 訂單下滑。22 年 Q3 特斯拉中國內(nèi)銷 12.1 萬輛，同比+63.7%，環(huán)比+35.1%；但國內(nèi)市場競爭加劇，特斯拉份額下滑，由 22Q1 的 11.4%降至 22Q3 的 8.4%，在手訂單也在快速下降。 特斯拉自 9 月起直接或間接優(yōu)惠，10.24 官降有望引爆需求。9 月中旬，特斯拉中國開啟了“變相降價”，對于自 9 月 16 日到 9 月 30 日購車的消費者，提供 8000 元保險補貼，保險補貼可直接用于減免車價；10 月 1 日特斯拉推出保險補貼活動，在 10 月 1 日至 12月 31 日期間購車的消費者，可通過尾款減免 7000 元享受保險補貼；10 月 24 日，特斯拉中國地區(qū)官降，降幅 1.4-3.7 萬元不等。

特斯拉生產(chǎn)制造革命：一體化壓鑄+4680CTC汽車產(chǎn)業(yè)約每四十年出現(xiàn)一次生產(chǎn)制造革命，從福特流水線生產(chǎn)到豐田精益生產(chǎn)，再到大眾平臺化模塊化生產(chǎn)，每一次汽車生產(chǎn)革命的領(lǐng)導(dǎo)者均將在之后的市場競爭中占據(jù)明顯優(yōu)勢。一體化壓鑄+4680CTC，特斯拉正在引領(lǐng)汽車產(chǎn)業(yè)新一輪的生產(chǎn)制造革命。一體化壓鑄+4680CTC針對沖壓焊接+總裝的生產(chǎn)制造革命特斯拉引領(lǐng)一體化壓鑄從0到1，降本增效實現(xiàn)極致制造：特斯拉一體化壓鑄拓展至前地板。根據(jù)特斯拉公告顯示，2020 年特斯拉公布 Model Y 一體化壓鑄后地板方案，可將零件個數(shù)由 70 個減少至 1~2 個；2022 年 Q1 財報公布德州奧斯汀工廠生產(chǎn)的一體化壓鑄車身方案，可將前&后地板零部件數(shù)量從 171 個減少至 2個，焊接點數(shù)量減少超 1600 個。

新勢力和自主品牌迅速跟進，壓鑄件外采為當前主流方式主機廠一體化壓鑄件有采購和自制兩種模式，當前外購更具有經(jīng)濟性，企業(yè)以外購為主，第三方壓鑄廠享受賽道高景氣： 一體化壓鑄前期投入較大，需要足夠的銷量來攤銷成本。鑄島固定成本較高，在產(chǎn)業(yè)初期，單一車企對一體化壓鑄件的需求難以滿足，相比之下壓鑄廠更能具有規(guī)模效應(yīng)。 目前技術(shù)尚未成熟，毛利率偏低。設(shè)備等仍在不斷進步完善，且工藝上目前良率仍較低，對應(yīng)毛利率低，自制可獲得的超額收益有限。人才資源有限。壓鑄廠、表面處理等掌握技術(shù)的人員有限，需要時間培養(yǎng)團隊，而新能源車開發(fā)周期有限，企業(yè)現(xiàn)階段會選擇外購。 造車新勢力搶先跟進一體化壓鑄。蔚來、小鵬、高合均已攜手第三方壓鑄廠，快速布局一體化壓鑄車型： 蔚來與文燦合作 ET5 一體化壓鑄車身后地板。蔚來 ET5 采用一體化壓鑄后地板，一體鑄造工藝使車身后地板重量降低 30%，同時后備箱空間增加 11L。2021 年 11 月，文燦 6000T 超大型壓鑄島成功試模，2022 年 4 月文燦 9000T 超大型壓鑄島在天津雄邦工廠試制成功，預(yù)計 9 月份開始量產(chǎn)。 小鵬汽車攜手廣東鴻圖布局一體化壓鑄。2022 年 1 月，廣東鴻圖 6800T 底盤一體化結(jié)構(gòu)件正式下線。2022 年 9 月，力勁集團和廣東鴻圖聯(lián)合發(fā)布了 12000T 超大型壓鑄單元。 高合汽車與拓普合作的一體化超大壓鑄車身后艙于 2022 年 2 月下線。本次 7200T壓鑄機生產(chǎn)的超大型結(jié)構(gòu)件長寬分別近 1700mm 和 1500mm，實現(xiàn) 15~20%的減重，整個開發(fā)周期縮短 1/3。

4680大圓柱量產(chǎn)在即，產(chǎn)業(yè)鏈迎來歷史機遇4680電池量產(chǎn)在即，新車型將快速拉動需求： 特斯拉 4680 電池良率快速提升，預(yù)計 22 年底實現(xiàn)量產(chǎn)。特斯拉生產(chǎn) 4680 電池的工廠有三個，分別為加州工廠、德州工廠和柏林工廠。其中：1）加州工廠良率初步滿足生產(chǎn)條件，預(yù)計 22 年底實現(xiàn)量產(chǎn)；2）德州工廠復(fù)制加州經(jīng)驗，預(yù)計爬坡迅速，22 年底月產(chǎn)量與加州工廠持平；3）柏林工廠量產(chǎn)擱置，除電極外設(shè)備預(yù)計可能轉(zhuǎn)移到德州工廠。

4680 電池供不應(yīng)求，新車型將進一步拉動電池需求。目前 4680 大圓柱電池主要供應(yīng)model Y，但 model Y 同時有 2170 電池和磷酸鐵鋰電池支持，4680 電池量產(chǎn)進度不影響 model Y 產(chǎn)量；而規(guī)劃在 2023 年推出的 Cybertruck、semi 和 Roadster 均只使用4680 電池，僅以 Cybertruck 為例，若其于 2023 年上市交付，23 年全年合理銷量 10 萬輛，單車帶電量 207KWh，則對 4680 電池的需求量將達到 20GWh，因此 4680 大圓柱量產(chǎn)進度或?qū)⒂绊懶萝囆偷慕桓稌r間和銷量。

多家主機廠押寶4680，配套產(chǎn)業(yè)鏈齊發(fā)力多家主機廠跟進布局，4680 電池再獲寶馬力挺。4680 大圓柱電池得益于成本和性能優(yōu)勢，受到多家主機廠青睞，預(yù)計未來在中高端車型的滲透率會繼續(xù)提升： 寶馬集團于 22 年 9 月官宣，將從 2025 年起率先在集團新一代電動汽車——“新世代”車型上配裝 46 系大圓柱電芯，預(yù)計需求達 100-120GWh。 蔚來汽車正在自研 4680 電池，供給蔚來及子品牌阿爾卑斯（ALPS），并計劃 2024年推出 800V 高壓平臺 4680 電池包，搭載到蔚來第三代平臺（NT3）的車型中。奔馳、Lucid、Rivian、蔚來、小鵬、一汽、江淮等車企也在積極籌劃布局 46 系列大圓柱電池。CTC+4680互相適配，或為結(jié)構(gòu)優(yōu)化最優(yōu)解CTC 對于電芯本征安全性、一致性和機械性能要求提升。CTC 技術(shù)中，電芯將直接安裝在底盤上，對電芯要求有所提升，主要表現(xiàn)為： 機械性能提升：電芯作為車身結(jié)構(gòu)件一部分，需要有一定的機械強度； 本征安全性提高：電芯參與碰撞受力，在缺少模組和電池包保護的情況下，CTC 技術(shù)對于電芯本身的安全性提出了更高的要求； 一致性要求提升：由于 CTC 是將電池通過結(jié)構(gòu)膠固定在底盤上面，一旦發(fā)生事故或電池組損壞的情況將增加拆解維修的成本，電池組集成度較高無法選擇更換有故障的模塊，要求電池具有較高的一致性。 4680+CTC 或為結(jié)構(gòu)優(yōu)化最優(yōu)解。4680 大圓柱采用鋼殼技術(shù)，機械強度高，相比之下，軟包電池不適合做 CTC；相比于方形電池，圓柱電池由于單體容量更小、安全性高，標準化程度高、一致性更好的特點，或為結(jié)構(gòu)優(yōu)化最優(yōu)解，更加適配 CTC 技術(shù)。

固態(tài)鋰電池發(fā)展展望

液態(tài)鋰電池難以實現(xiàn)中長期動力電池能量密度發(fā)展要求，固態(tài)鋰電池優(yōu)勢顯著，但仍有極大的技術(shù)難題待突破。

固態(tài)電池發(fā)展對鋰需求的影響動力電池需求的大幅上升將成為全球鋰行業(yè)上游需求的主要增長動力，固態(tài)電池的發(fā)展將豐富負極材料端的鋰應(yīng)用場景，預(yù)鋰化和金屬鋰負極等應(yīng)用將對鋰需求有顯著拉動作用。

固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)路線固態(tài)電解質(zhì)目前主要有三大技術(shù)路線，聚合物最早實現(xiàn)商業(yè)化但存在致命缺點，氧化物體系目前進展較快，而硫化物處于開發(fā)進度早期但潛力巨大。

國內(nèi)外固態(tài)電池研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀鋰電/電池企業(yè)及整車企業(yè)都積極布局固態(tài)電池技術(shù)，但目前行業(yè)尚處于半固態(tài)向全固態(tài)發(fā)展的階段，全固態(tài)電池的技術(shù)難題仍有待解決，真正實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化及規(guī)模上車仍需要較長時間。

鈉離子電池的特性與優(yōu)勢

鋰離子電池發(fā)展遠期將受鋰資源短缺限制，資源儲備豐富、具備成本和安全性優(yōu)勢的鈉離子電池路線嶄露頭角，未來或?qū)⒊蔀殡姵匦袠I(yè)的重要備選路線。

鈉離子電池的應(yīng)用場景

鈉離子電池在儲能場景具有巨大的應(yīng)用潛力，未來預(yù)期將形成鈉電與鋰電互補的格局。

鈉離子電池全球發(fā)展進程

全球鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)化進程仍在導(dǎo)入期，我國企業(yè)的鈉離子電池技術(shù)水平已處于國際領(lǐng)先地位。

動力電池技術(shù)發(fā)展對鋰電及電池企業(yè)的啟示

基于鋰電池中期到遠期的發(fā)展趨勢，鋰電及電池領(lǐng)軍企業(yè)需要從戰(zhàn)略高度思考以下問題：

整體戰(zhàn)略規(guī)劃：

企業(yè)是否有3-5年、5-10年匹配自身技術(shù)特點的、清晰合理的電池技術(shù)路線圖？對電池技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用及產(chǎn)能建設(shè)有哪些規(guī)劃？企業(yè)電池產(chǎn)品的優(yōu)勢、定位和核心應(yīng)用領(lǐng)域是什么？如何看待與上下游企業(yè)的關(guān)系？是否需要切入上游鎖定電池材料甚至鋰資源等原材料？與下游整車企業(yè)以供應(yīng)關(guān)系為主還是建立戰(zhàn)略合作關(guān)系？

技術(shù)研發(fā)布局：

中短期：面對材料體系迭代升級和結(jié)構(gòu)革新兩條主要技術(shù)發(fā)展路線，企業(yè)選擇或側(cè)重哪條路線？如何平衡或布局不同技術(shù)路線的研發(fā)投入，加速電池的研發(fā)進程和技術(shù)突破以應(yīng)對行業(yè)內(nèi)的激烈競爭？

長期：研發(fā)目標聚焦固液混合電池，還是將半固態(tài)作為過渡方案堅持以全固態(tài)形式為終極目標？研發(fā)投入和技術(shù)布局要達到何種深度？如何避免“踏空”？面對液態(tài)到固態(tài)較大的產(chǎn)線改造，是提前規(guī)劃還是暫時觀望？

遠期：面對遠期鋰資源短缺對行業(yè)的制約，企業(yè)目前有什么戰(zhàn)略考量及備選方案？考慮企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是否需要儲備其他材料體系電池的技術(shù)？是否考慮切入與鋰電池原理相近的鈉電池技術(shù)開發(fā)？

審核編輯：郭婷