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　　作者 | 科技物語

　　編輯 |科技物語

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　　新能源汽車已經成為不可逆轉的發展趨勢，作為它的心臟，動力電池也表現出旺盛的生命力，本文就此談幾點看法，不妥之處，敬請指正。

　　一、現狀，一席之地

　　電池系統是電動汽車性能的關鍵，在整個新能源汽車成本構成里面，電池占到整車成本的 35%-50%，電池技術的發展、性能的提升是決定新能源車實現長久發展的核心動力。

　　全球動力電池產能集中于中、日、韓三國，全球出貨量占比連續多年保持90%以上，其中，前兩大巨頭企業寧德時代、LG新能源電池全球裝機占比達50%以上，松下、比亞迪和SK緊隨其后。

　　近年來，我國新能源電池產業發展態勢迅猛，取得顯著成就，憑借循環使用壽命長、能量密度高等一系列優勢迅速占領電池市場，在全球前十大動力電池供應商中，中國企業數量占一半，市占率達到了37.28%。

　　預計，到2025年，全球動力電池市場規模或將達3000億美元水平，我國自2015年趕超日本成為全球最大的動力電池生產國后，技術積累優勢明顯，各項發明專利領先世界，連續多年在全球占比份額不斷上升。

　　行業預測，未來十年動力電池的產能中心將會逐漸轉移到中國、歐盟和美國，但中國產能依然保持全球領先地位。

　　我國新能源電池企業數量還在不斷增加，不僅有寧德時代、國軒、力神、天能等龍頭企業，也有河南鋰動、中科科技等一批中小新能源企業，當前寧德時代為寶馬、大眾、戴姆勒、沃爾沃及博世等多家歐洲汽車行業巨頭供貨，并在歐洲建立了電池工廠。

　　預計2022年我國汽車動力電池產能有望達到358GWh。到2025年，寧德時代、比亞迪、億緯鋰能、中航鋰電、國軒高科產能約將達627GWh、180GWh、186GWh、88GWh、48GWh，未來，上述電池企業發展速度和全球地位將進一步提高。

　　面對龐大的市場需求，我國電池企業要加快實現電池的智能制造，保證電池制造的安全，質量一致性，從而增強自主品牌的市場競爭力，贏得更大的市場。

　　二、鋰氫，各有千秋

　　中國新能源電池產業發展戰略是：以動力電池和燃料電池為重點，其他多元化電池技術綜合發展，涵蓋乘用、商用兩大領域。

　　鋰電池與氫電池，各有應用場景，前者，加速落地新能源乘用場景；后者，以新電池技術為切入點，豐富拓展新能源商用場景。

　　動力鋰電池目前是最成熟的一條技術路線，在能量密度、批量化量產成本、循環壽命等綜合評估體系中與整車的匹配度高，未來5至10年內，動力鋰電池仍將主導新能源電池產業發展，是新能源車電池的“主力軍”。

　　隨著鉛酸電池逐漸淡出了主流汽車的動力系統，鋰離子電池無疑是汽車電池的主旋律，鋰離子電池的體積更小，循環壽命更長，無記憶效應且無污染，具備快速充放電能力，是當前汽車行業研發的主力電池。

　　根據采用的電芯化學成分，可分為兩大類：三元鋰離子電池（NCM/NCA）和磷酸鐵鋰電池（LFP）。

　　三元鋰電池具有諸多先天優勢，而其中最為突出的便是續航能力，但磷酸鐵鋰還有一個讓車企無法拒絕的理由，那就是電池壽命。三元鋰電池的充電循環次數為800次，而磷酸鐵鋰為2500次。

　　無論是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰離子電池技術，經過幾十年的發展,其自身的比能量、比功率等性能都有較大的提高,，讓新能源汽車的續航、補能效率獲得了長足的進步。

　　當前磷酸鐵鋰和三元鋰等動力鋰電池技術應用，在乘用純電動和混動汽車中占絕對主導地位，已處于商業化量產階段，以前，三元鋰電池占有優勢，近期，比亞迪刀片電池的橫空出世，在傳統磷酸鐵鋰電池的基礎上大幅提升了性能，特斯拉、比亞迪、上汽、小鵬汽車等汽車廠商均大規模采用磷酸鐵鋰電池。

　　三元還是鐵鋰？是個大是大非問題，未來三元想要再次領先，會走兩條路徑，一是高鎳和超高鎳，完全拉開跟鐵鋰的能量密度差距；二是降本，縮小跟鐵鋰的成本差距。

　　氫燃料電池在功率密度、充氫效率等方面優勢明顯，適合商用遠途場景，中國重汽就表示，氫能源更適用于長距離運輸。

　　氫燃料電池系統由電堆、氫氣循環系統、空壓機構成。其中燃料電池堆棧即電堆為電池內部重復單元，是最關鍵、最昂貴的部分之一。

　　氫燃料電池無需燃燒，而通過將儲氫罐中的氫氣和空氣中的氧氣轉換成水這一化學反應產生電能。

　　氫燃料電池其本身具備零排放、零污染、無噪音、充氫快、續航強等優勢特點，相較于純電動力電池，氫燃料電池在質量能量密度、體積功率密度、充氫效率方面具備優勢。

　　以發展氫燃料電池商用車作為發展新能源商用車領域的切入點，解決商用車電池里程和充電時間“焦慮”，加氫時間一般在5分鐘內，續航里程能達到600公里以上。

　　2017年起，國家陸續出臺政策推動氫能及氫燃料電池產業發展。2020年，氫燃料電池加速進入示范導入期，據預測，到2025年氫燃料電池車保有量預計約達10萬輛，2035年前保有量約達100萬輛。

　　氫燃料電池涉及的產業鏈較長，當前全球氫燃料電池發展應用尚處于商業化早期，尚未形成類似寧德時代、LG新能源在動力電池領域具備絕對領先優勢的龍頭企業。

　　我國氫燃料電池廠商方面，主要有雄韜股份、國鴻氫能、重塑股份、新源動力等參與布局，長城汽車、上汽集團、宇通客車等廠商也參與氫燃料電池布局。

　　目前主流的氫燃料電池車采用的依然是相對傳統的球罐儲氣方式，以保證氣壓受力均勻，但這也很大程度上限制了車身零部件布局的靈活性。

　　日本與中國新能源之路截然相反——那就是發展氫燃料電池，中日新能源汽車之爭，從某種程度上是鋰電池和氫電池誰才是未來之爭？

　　“鋰氫之爭”，到今天還沒有終局，目前的選擇，主要集中在鋰電池乘用汽車和氫能源商用汽車上。

　　電池路線多元化是新能源時代的發展趨勢。從多元角度說，以固態、鈉離子、高鎳多元、鋁空氣等為代表的眾多新興電池技術，將豐富新能源電池市場發展的多元化戰略格局。

　　近年來，以鈉離子電池、固態電池等為代表的新型新能源電池技術逐步得到發展。2021年7月寧德時代正式發布第一代鈉離子電池，單體能量密度達160Wh/kg。而固態電池，熱效能表現佳、極限能量密度高、量產成本優化空間大，可緩解目前存在的里程焦慮，也是電池未來的發展新方向。

　　三、未來，任重道遠

　　多國政府為擺脫化石能源危機加大力度推廣電動車，就我國來說，中汽協發布，6月份新能源汽車產銷創歷史新高，分別完成59萬輛和59.6萬輛，同比均增長1.3倍，其中純電動汽車產銷量同比均增長1.2倍，因此，從我國到全球，電池需求在加大，但就我國動力電池產業來說，存在以下三大問題

　　1、高端市場競爭力不強

　　在國際高端新能源汽車市場，占據主要市場份額的仍為美國特斯拉，其所用動力電池主要來自韓國LG與日本松下，寧德時代雖然和特斯拉達成合作意向，不過離大批量供貨仍相距甚遠。

　　我國新能源汽車品牌理想、小鵬及蔚來等均進軍高端新能源汽車市場，但是其市場銷售量仍不高，可容納高端新能源電池的能力仍不強，動力電池生產企業大都只能瞄準中低端市場，市場競爭激烈且利潤微薄，甚至處于白熱化狀態。

　　2、電池原材料受制約

　　我們都知道，3月以來，特斯拉、比亞迪、小鵬汽車、理想汽車等多家新能源車企都調高了售價，原因是動力電池漲價，而動力電池漲價又是因為上游原材料漲價。

　　2021年初電池級碳酸鋰均價僅為6萬元/噸，而截至4月上旬，產品價格已經突破了50萬元/噸，高得離譜，而三元電池的另外兩個原料鎳、鈷也同樣迎來了不菲的上漲幅度。

　　鋰的電荷密度很大并且具有穩定的氦型雙電子層，因此成為電池行業的首選；鎳可提升電池的體積能量密度，從而提升續航能力；鈷決定了電池的充放電性能，也可以提升電池穩定性、延長電池壽命。

　　全球鋰資源儲量75%集中在澳大利亞和南美，其中澳洲主要是鋰礦石、鋰鹽湖則主要集中在南美。并且，這些礦產從探明儲量到開發或者擴產大致需要5年左右的時間周期。至于金屬鈷和金屬鎳，鈷在中國是沒有的，而鎳在中國的產量也十分稀少。

　　因此，動力電池中的鋰、鈷、鎳等都屬于戰略性金屬礦產，我國絕大部分都需要進口，種種跡象表明，短期內上游材料似乎已經拿捏了動力電池乃至新能源發展的主動脈，手里有沒有礦成為了考驗動力電池廠商的關鍵要素。

　　正因為如此，寧德時代大力布局鋰礦，作為動力電池的一代王者，寧德時代，從2018年3月開始，對外投資及自建鋰礦7個項目，其中大部分集中于海外，寧德時代也已經通過自身或旗下參股公司投資了四個項目，鎖定鎳、鈷資源，保證其三元電池的材料供給。

　　由于電池上游金屬材料供應不穩定，未來技術路線選擇至關重要，發展例如無鈷、鈉離子等新技術，可減少對特定上游資源依賴，降低原料端對電池生產成本影響。近年來，鈉離子電池將逐步搶占磷酸鐵鋰電池市場，蜂巢能源致力于“無鈷電池”的研發，固態電池等新型電池逐步投產。

　　3、技術進步難度加大

　　不錯，我國新能源電池企業在技術創新方面不斷得以突破，例如，寧德時代的CTP電池包技術、全球首創的電芯大面冷卻技術、國軒高科的JTM電池集成技術、比亞迪的刀片電池技術、天能電池集團的類蜂窩狀高能電極技術等，均為當今新能源電池行業的創新亮點。

　　雖然如此，但其整體技術創新實力仍相對較弱現狀沒有改變，主要集中于電池故障、續航問題、充電問題等方面，LG新能源電動汽車電池專利數量達到兩萬三千余個，在中國、韓國、美國和歐洲擁有全球化的技術創新中心，我國企業和其相比，還有差距。

　　另外，當鋰電池已經發展成熟時，再往上突破就是一個非常緩慢的過程，進步但難度加大，從學術研究到產業投資再到應用，都要經歷一個漫長的過程。

　　動力電池在生產要素上兼具設計和制造，在設計上整合四大材料構成電池體系，成熟的配方需要研發數年，在制造上需要在保證良品率的同時不斷擴大規模降低成本。

　　未來我國仍需在新能源電池性能、電池組均衡、快充技術、電池能量、電池容易自燃及電池材料等方方面面加強基礎性科學研究，如果一些新型電池如鋰硫電池成功商業化應用，可用更小的體積提供足夠的能量密度。

　　結語：動力電池產業，要聚焦國家戰略，圍繞產業鏈構建創新鏈，配置資源，加快實現動力電池技術革命性突破，支撐中國動力電池實現產業升級和可持續發展。