动力电池发展趋势分析.doc

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1、动力电池发展趋势分析动力电池产业发展符合国家战略2021年10月24日，国务院印发2030年前碳达峰行动方案，重点任务中明确，交通运输绿色低碳行动属于“碳达峰十大行动”之一，明确要求大力推广新能源汽车，逐步降低传统燃油车在产销和保有量中占比；动力电池作电动汽车核心部件，产业加快发展已成为大势所趋。原油对外依存度从2011年的55%，增长至2020年的70%：国内主要城市机动车排放占比：按照材料体系划分，动力电池可以分为三元电池和磷酸铁锂电池两大主流体系。1、三元电池：单体能量密度 240-3000Wh/kg，循环寿命超过2000次2、磷酸铁锂电池：单体能量密度 160-190Wh/kg，循环寿

2、命超过4000 次3、系统集成层面：系统集成方面的创新技术不断涌现，大幅度提高了系统的集成度、轻量化程度和安全性能，市场应用系统能量密度已超200Wh/kg近照产品细分，动力电池可以分为能量型、功率型和能量功率兼顾型。1、能量型电池：主要用于纯电动车EV三元正极-硅碳负极体系：能量密度达300Wh/kg，循环2000周磷酸铁锂-石墨负极体系：能量密度达190Wh/kg，循环2000周2、功率型电池：主要用于混合动力车HEV三元高功率体系：质量功率密度4000W/kg，循环8000周磷酸铁锂高功率体系：质量功率密度5600W/kg，循环20000周3、能量-功率兼顾型电池：主要用于插电式混合动力

3、车PHEV国外：能量密度：195Wh/kg，功率密度1600W/kg，循环3000周国内：1）能量密度：200Wh/kg，功率密度1500W/kg2）130Wh/kg，6C充电不低于80%额定容量按产品外形来划分，动力电池分为方形电池、圆柱电池、软包电池。1、方形电池宁德时代、比亚迪、中航锂电等头部电池企业，产品均以方形电池为主，刀片电池、CTP等结构创新技术，也在一定程度上促进了方形电池的应用。2、圆柱电池受特斯Model3等个别车型产量影响较大，正逐步由1860、2170规格向3320、4680大尺寸规格方向发展。3、软包电池：主要应用于纯电动乘用车和混动乘用车，国外供应为LG化学、SKI

4、，国内有孚能科技、捷威动力等，随着外资、合资车型持续导入，未来仍会有一定的增长空间。三方面导致动力电池全产业链成本提升。1、宏观金融环境调整全球疫情期间多国政府采取了宽松的货币政策，美元超发等货币供给增加引发大宗物品通胀超预期，促使钴、锂等矿产原材料价格持续上涨。2、市场供需结构失衡下游锂电池市场需求提升速度加快，原材料企业扩产计划相对保守或扩产项目受“双高”政策管控，且产能建设周期较电池扩产长，难以满足市场新增需求，形成产业链间供需错配。3、上游原材料供应稳定性差受非洲暴乱、海外疫情、用工问题、矿产开发周期长且难度大、政府税收提升等因素影响，原材料产能提升慢，且产品供应具有较大不确定性，同时

5、结合部分厂商恶意囤货、炒货，加剧市场采购焦虑，助推材料价格不断上涨。大电芯技术是动力电池单体产品的重要发展方向大电芯技术是目前动力电池产业关注的重要技术方向，例如，比亚迪的刀片电池、以及长度在0.5米左右的半刀片电池通过增加电芯尺寸、增大电芯容量、优化电芯封装方式、减少电芯附属部件等，减少了电芯外壳以及外部安装结构，并在成组时实现超长尺寸电芯的紧密排列，提高了空间利用率，有利于降低电池系统的综合成本、提升电动汽车的续航里程。高集成度成组技术是动力电池系统产品的重要发展方向高集成度成组技术省去了电池模组组装环节，实现“单体直接成组电池包”，电池包重量成组效率从70%提升至80%，体积成组效率从5

6、6%提升至65%，零件数量减少25%，生产效率提高20%，已产业化的系统能量密度超过170Wh/kg，在研产品电池包能量密度可达到215Wh/kg。固态电池是下一代动力电池产业的重要发展方向世界各国均在积极布局发展固态电池技术：当前，我国在固液混合电池（半固态电池）技术方面处于领先地位，而日本、韩国和欧美等更重视全固态电池技术的发展。“十四五”期间，“固态电池技术研发及产业化”已列入国家重点研发计划“新能源汽车专项”。正极材料的发展方向正极材料是动力电池的核心关键材料之一，对动力电池的能量密度、循环寿命、安全性、成本等具有十分重要的影响。目前商品化的正极材料中，三元材料的比容量高，而磷酸铁锂材

7、料短期内仍会具备成本、安全和循环寿命方面的优势；两类材料在动力电池领域目前处于二分天下的市场格局。进一步开发更高性能、更低成本的高镍三元正极材料、镍锰正极材料，追求低钴/无钴化；另外，开发钠离子电池，减少对锂资源的依存度。负极材料的发展方向负极材料是动力电池的核心关键材料之一。目前，传统石墨负极材料，工业化产品的比容量已接近理论值、进一步提升空间不大；新的硅碳负极材料，工业化产品的比容量已做到400-600mAh/g，并将通过预锂化处理进一步提高首次效率、通过碳包覆改性处理进一步提高循环稳定性。负极材料主要有天然石墨、人造石墨、中间相碳微球（MCMB）、硅碳复合材料四种。硅碳复合材料有望成为下

8、一代大量使用的负极材料。硅碳复合材料技术的发展重点：一是通过预锂化提高首次效率，二是通过表面改性提高循环稳定性。电解液和固态电解质的发展方向当前，动力电池电解液的主成分配方趋于相同，溶剂是碳酸脂类混合溶剂，锂盐以六氟磷酸锂为主、辅以其它电解质盐类；不同之处在于，通过开发各种功能性添加剂，优化组合出不同的电解液体系，实现与不同材料体系动力电池的最佳匹配。按照节能与新能源汽车技术路线图2.0的技术发展方向，结合产业发展的实际需求，未来加大电解液添加剂的开发力度，重点以不同电池设计要求为目标开发特色电解液，同步布局固态电解质开发。动力电池隔膜的发展方向动力电池用隔膜目前主要采用湿法和干法两种工艺生产，产品机械强度已经可达150MPa，180受热收缩率已经降至2%以下；未来，纳米陶瓷涂覆隔膜、耐高温聚合物/纳米陶瓷复合隔膜等将是重要发展方向。在高性能湿法隔膜基础上，重点开发高安全性涂覆技术，提升隔膜的综合性能，尤其对电池的安全性能贡献度，提升动力电池产品整体性能。8