（報(bào)告出品方/作者：光大證券，殷中樞、郝騫、黃帥斌）
1、 碳中和背景下的新能源汽車行業(yè)
1.1、 現(xiàn)狀與未來：新能源汽車行業(yè)發(fā)展路線
1.1.1、全球新能源汽車政策加碼，積極擁抱碳中和
面對(duì) 2020 年全球新冠疫情的沖擊和影響，世界主要經(jīng)濟(jì)體都把疫情后的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇突破口選在了“綠色復(fù)蘇”上。截至 2021.6.30，已提出碳中和目標(biāo)的國家有 34 個(gè)，正在醞釀提出碳中和目標(biāo)的國家將近上百個(gè)，碳中和毋庸置疑已成為全 球大趨勢(shì)，作為能源需求端最重要的場(chǎng)景之一，新能源汽車也成為了世界各國發(fā) 展的重點(diǎn)。
中國：供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì)明顯， 2025 年新能源汽車銷量預(yù)計(jì)占比保 25%爭(zhēng) 30%
補(bǔ)貼政策從經(jīng)濟(jì)性角度提振銷量，能量密度、安全性均在不同發(fā)展階段被政策所 側(cè)重，雖然購車成本仍是影響銷量第一要素，但我國在電動(dòng)汽車供應(yīng)鏈已經(jīng)積累 了較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，成本快速下降，同時(shí)使用成本、體驗(yàn)的提升，以及智能化的加持， 行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)化驅(qū)動(dòng)時(shí)代。此外，特斯拉中國市場(chǎng)強(qiáng)勁的銷量勢(shì)頭帶來的“鯰 魚效應(yīng)”，也充分調(diào)動(dòng)了國產(chǎn)電動(dòng)汽車汽車和供應(yīng)鏈的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，提高自身能力。
我們預(yù)計(jì)，根據(jù)碳中和發(fā)展目標(biāo)，中國燃油車的整體禁售有望在 2045 年前后， 不同省份時(shí)間和情況會(huì)有一定差異。目前，中國已經(jīng)在新能源汽車供應(yīng)鏈積累較 大優(yōu)勢(shì)，但銷量滲透率僅 5.4%（2020 年），2019 年新能源乘用車典型企業(yè)平 均電耗為 15.95 kWh/100km，技術(shù)始終是發(fā)展的原動(dòng)力，行業(yè)仍然需要不斷進(jìn) 行技術(shù)創(chuàng)新。2020 年 11 月，國務(wù)院辦公廳發(fā)布了《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 （2021-2035 年）》，計(jì)劃到 2025 年純電動(dòng)乘用車新車平均電耗降至 12.0kWh/100km，新能源汽車新車銷售量達(dá)到汽車新車銷售總量的 20%左右， 高度自動(dòng)駕駛汽車實(shí)現(xiàn)限定區(qū)域和特定場(chǎng)景商業(yè)化應(yīng)用；計(jì)劃到 2035 年，純電 動(dòng)汽車成為新銷售車輛的主流，公共領(lǐng)域用車實(shí)現(xiàn)全面電動(dòng)化，燃料電池汽車實(shí) 現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。我們認(rèn)為，2025 年 20%的滲透率為新能源車長期規(guī)劃的政策托 底，預(yù)計(jì)屆時(shí)新能源車滲透率保 25%爭(zhēng) 30%。
《規(guī)劃》還特別提到了鼓勵(lì)車用操作系統(tǒng)、動(dòng)力電池的開發(fā)創(chuàng)新，加強(qiáng)輕量化、 高安全、低成本、長壽命的動(dòng)力電池和燃料電池系統(tǒng)核心技術(shù)攻關(guān)，加快固態(tài)動(dòng) 力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。國家支持全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)布局，推動(dòng)生產(chǎn)工藝、關(guān)鍵裝 備、智能制造的突破發(fā)展以及電池梯次利用。
歐洲：碳排放約束+補(bǔ)貼，能源轉(zhuǎn)型的先行者
2020 年 9 月，歐盟委員會(huì)推出了《2030 年氣候目標(biāo)計(jì)劃》，明確了將《巴黎 協(xié)定》下的歐盟國家自主貢獻(xiàn)從先前的與 1990 年相比減排 40%的目標(biāo)提高到 至少減排 55%，并制定了各經(jīng)濟(jì)部門實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的政策行動(dòng)，其中到 2030 年計(jì) 劃可再生能源發(fā)電占比從目前的 32%提高至 65%以上。在能源轉(zhuǎn)型和碳排放約 束方面，歐洲走在全球的前列，是有力的先行者、倡導(dǎo)者。
在碳排放考核趨嚴(yán)的背景下，歐洲各政府（尤其是德國、法國）頻繁發(fā)布政策支 持新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，主要為消費(fèi)補(bǔ)貼政策，還涉及到基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、車企升級(jí) 扶持、產(chǎn)業(yè)鏈投資等各方面。
2019 年 4 月出臺(tái)的歐洲碳排新政于 2020 年 1 月開始執(zhí)行，新政規(guī)定 2025、 2030 年歐盟新登記乘用車 CO2 排放量在 2021 年 95g/km 的基礎(chǔ)上減 15%和 37.5%，分別達(dá)到81g/km和 59g/km，若不達(dá)標(biāo)將面臨巨額罰款：每超標(biāo)1g/km， 罰款 95 歐元。假設(shè)年銷量 1500 萬輛燃油車，單車排放 115g/km，需要罰款 （115-95）×1500×95=285 億歐元。碳成本成為推動(dòng)歐洲新能源汽車放量的重 要驅(qū)動(dòng)力，低 CO2排放成為歐洲電動(dòng)汽車技術(shù)的側(cè)重點(diǎn)。
歐盟政策加碼，2035 年起提前結(jié)束內(nèi)燃機(jī)時(shí)代。2021 年 7 月 9 日，根據(jù) Bloomberg，歐盟的監(jiān)管機(jī)構(gòu)歐盟委員會(huì)計(jì)劃要求新車和貨車的排放量從 2030 年起下降 65%（相比于 1990 年水平），并從 2035 年起降至零，更嚴(yán)格的污染 排放標(biāo)準(zhǔn)將輔以規(guī)定各國政府加強(qiáng)車輛充電基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)定；運(yùn)輸?shù)那鍧嵈笮藿?至下周公布的一系列的措施一部分，以制定更嚴(yán)格的 2030 年氣候目標(biāo)，將溫室 氣體排放從 1990 年水平減少 55%。
同時(shí)，歐洲各國持續(xù)加大對(duì)新能源車購車補(bǔ)貼等政策扶持，單車補(bǔ)貼最高可達(dá) 9000 歐元。如此一來，盡管 2020 年疫情肆虐導(dǎo)致汽車整體銷量萎靡，新能源 汽車銷量卻在大力度優(yōu)惠政策下迎來前所未有的增長。此外，碳成本在各能源要 素、汽車產(chǎn)業(yè)鏈、不同地區(qū)的轉(zhuǎn)移會(huì)成為全球碳市場(chǎng)完善后更重要的考量因素， 涉及碳交易、碳關(guān)稅等，也會(huì)充分改變?nèi)蛐履茉雌嚠a(chǎn)業(yè)及供應(yīng)鏈的格局。
美國：拜登政府雄心勃勃，積極提振新能源發(fā)展
與特朗普政府不同的是，拜登政府出于國際競(jìng)爭(zhēng)、內(nèi)部政治、提振經(jīng)濟(jì)等因素大 力推動(dòng)“綠色經(jīng)濟(jì)”及新能源發(fā)展。美國總統(tǒng)拜登上任時(shí)宣布了 2 萬億美元的基 建計(jì)劃，其中有 1710 億美元專門用于一系列電動(dòng)出行措施，比如：支持汽車制 造商建立國內(nèi)原材料供應(yīng)鏈，消費(fèi)者將因購買美國制造的電動(dòng)汽車而獲得補(bǔ)貼和 稅收優(yōu)惠，還要求白宮近 65 萬臺(tái)的聯(lián)邦車隊(duì)全部換成電動(dòng)汽車。
（1）拜登政府規(guī)劃至 2026 年美國的電動(dòng)汽車份額將達(dá)到 25%，電動(dòng)汽車年銷 量達(dá)到 400 萬輛；
（2）到 2030 年，計(jì)劃建立 50 萬個(gè)電動(dòng)車充電站組成全國性網(wǎng)絡(luò)；美國輕型汽 車銷量的 95%至 100%將達(dá)到零排放標(biāo)準(zhǔn)；
（3）2035 年實(shí)現(xiàn)無碳發(fā)電；
（4）2050 年實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)和 100%的清潔能源經(jīng)濟(jì)。
美國的政策取決于如何平衡各利益勢(shì)力，與執(zhí)政黨和總統(tǒng)的政策密不可分，激進(jìn) 的新能源發(fā)展策略一方面體現(xiàn)了拜登政府強(qiáng)化綠色發(fā)展執(zhí)政思路，另一方面體現(xiàn) 了美國對(duì)中國新能源快速發(fā)展和其供應(yīng)鏈安全的擔(dān)憂。因此，中國各新能源產(chǎn)業(yè) 鏈某些環(huán)節(jié)如果不受美國的制裁，將受益于美國新能源行業(yè)的發(fā)展；但部分核心 環(huán)節(jié)也將受制于美國的打壓；我們認(rèn)為，資源品、電池關(guān)鍵技術(shù)和部件、芯片產(chǎn) 業(yè)鏈等將首當(dāng)其沖受制衡。
1.1.2、全球新能源汽車銷量大漲，動(dòng)力電池出貨量攀升
盡管 2020 年的新冠疫情導(dǎo)致全球汽車總銷量下滑了 14%，但全球電動(dòng)汽車的銷 量卻在 2020 年逆勢(shì)大漲，達(dá)到 320 萬輛以上。根據(jù) EV volumes 數(shù)據(jù)，2020 年全球新能源汽車的的銷量為 324 萬，而 2019 年同期為 226 萬，同比增長了 43.36％。
2020 年新能源汽車銷售最多的國家分別是中國（137 萬輛）、德國（40 萬輛）、 美國（30 萬輛）、法國和英國均為 20 萬輛。在全球幾大主要電動(dòng)車市場(chǎng)中，歐 洲電動(dòng)車總銷量 139.5 萬輛，占全球電動(dòng)汽車銷量的 43％，成為世界第一大增 長極。
新能源汽車良好的銷量走勢(shì)帶動(dòng)了動(dòng)力電池裝機(jī)量的連年攀升。根據(jù) SNE Research 數(shù)據(jù)，2020 年全球汽車用動(dòng)力電池裝機(jī)量同比增長 17%，達(dá)到 137GWh。中國市場(chǎng)增長放緩，2020 年我國電池裝車量累計(jì) 63.6GWh，同比增 長 2.3%。企業(yè)方面，寧德時(shí)代和 LG 新能源逐漸呈現(xiàn)雙寡頭格局，2020 年出貨 量分別為 50GWh 和 48GWh，占據(jù)了全球電池市場(chǎng)的半壁江山。
中國市場(chǎng)：2020 年電動(dòng)車滲透率 5.4%，寧德時(shí)代裝機(jī)大幅領(lǐng)跑
得益于我國強(qiáng)大的抗疫組織能力，2020 年我國新能源汽車銷量態(tài)勢(shì)良好，四月 起銷量便企穩(wěn)并不斷回升。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，2020 年我國新能源車銷量 136.7 萬輛，同比增長 10.9%。其中，純電動(dòng)汽車銷量為 109.4 萬輛，同比增 11.6%； 插電式混合動(dòng)力汽車銷量為 24.9 萬輛，同比增長 8.4%，電動(dòng)車滲透率從 2019 年的 4.7%提升至 2020 年的 5.4%。
裝機(jī)企業(yè)方面，寧德時(shí)代以總裝機(jī)量 31.79GWh 無懸念登頂，且大比分領(lǐng)先其 他對(duì)手，占國內(nèi)市場(chǎng)總裝機(jī)量的一半；比亞迪排名第二，市場(chǎng)份額達(dá)到 14.9%； 第三名 LG 化學(xué)裝機(jī)量與前兩名有不小的差距，為 4.13GWh，占市場(chǎng)總裝機(jī)量 的 6.5%。
1.1.3、未來新能源汽車及相關(guān)材料需求預(yù)測(cè)
預(yù)計(jì) 2025 年我國新能源汽車銷量突破 800 萬輛，動(dòng)力電池裝機(jī)量 406GWh
《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035 年）》倡導(dǎo)的電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化 將成為我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新機(jī)遇。經(jīng)過本輪升級(jí)，中國電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)未來 將更加具備國際競(jìng)爭(zhēng)能力，并迎來更好的發(fā)展期。我們預(yù)計(jì)我國新能源汽車銷量 未來 5 年復(fù)合增長率在 40%左右，到 2025 年有望超過 800 萬輛，是 2020 年的 6.4 倍，是 2021E（260 萬輛）的 3.3 倍。按照 2025 年汽車總銷量 2500 萬輛預(yù) 計(jì)，新能源車銷量滲透率達(dá) 32%。
在電動(dòng)汽車市場(chǎng)快速增長帶動(dòng)下，動(dòng)力型鋰離子電池繼續(xù)保持快速增長勢(shì)頭。按 照正極材料分類動(dòng)力電池可分為三元電池、磷酸鐵鋰電池及其他電池。根據(jù)目前 各細(xì)分車型的單車帶電量，我們預(yù)計(jì) 2025 年國內(nèi)裝機(jī)量可達(dá) 406GWh， 2020-2025ECAGR 超過 40%，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 2640 億元；其中三元電池裝機(jī) 量達(dá) 247.5GWh，磷酸鐵鋰裝機(jī)量達(dá) 158.8GWh。
預(yù)計(jì) 2025 年海外新能源汽車銷量 1500 萬輛，動(dòng)力電池裝機(jī)量 757GWh
我們根據(jù)各國新能源銷量情況，預(yù)測(cè) 2025 年海外新能源汽車銷量 1500 萬輛， CAGR-5 達(dá)到 50%。根據(jù)單車帶電量假設(shè)，預(yù)計(jì) 2025 年海外動(dòng)力電池裝機(jī)量 757GWh，CAGR-5 將達(dá)到 51%。據(jù)乘聯(lián)會(huì)數(shù)據(jù)，2020 年全球汽車銷量 7803 萬輛，海外 5303 萬輛，假設(shè) 2025 年汽車總銷量維持，則海外新能源車銷量滲 透率達(dá) 28%。
預(yù)計(jì) 2025 年全球三元正極材料需求量 34.6 萬噸，磷酸鐵鋰 34.9 萬噸
原材料方面，根據(jù)單位耗用量假設(shè) 1kWh 所需三元材料 1.4kg，1kWh 所需磷酸 鐵鋰正極材料 2.2kg，考慮動(dòng)力電池、3C 電池、儲(chǔ)能電池以及其他領(lǐng)域的需求 量，我們測(cè)算到 2025 年全球三元正極材料需求量 34.6 萬噸，市場(chǎng)規(guī)模 589 億 元；磷酸鐵鋰材料需求量為 34.9 萬噸，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 140 億元。同樣地，負(fù)極 材料到 2025 年的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 195 億元，總需求量 40.6 萬噸。
假設(shè) 1GWh 所需電解液 950 噸，制備 1 噸電解液需要六氟磷酸鋰 0.1 噸，那么 到 2025 年全球六氟磷酸鋰的需求量為 12.8 萬噸；1kWh 所需隔膜面積為 17 平 方米，2025 年全球隔膜需求量為 176.5 億平方米，市場(chǎng)規(guī)模為 60 億元。
1.2、 比較三種動(dòng)力能效、排碳及經(jīng)濟(jì)性，鋰電成長確定
1.2.1、燃油、鋰、氫三種動(dòng)力源排碳、能效及經(jīng)濟(jì)性
汽、柴油作為傳統(tǒng)車用燃料，統(tǒng)治汽車領(lǐng)域約百年的時(shí)間，在新能源革命的大潮 及全球碳中和的趨勢(shì)下，車用動(dòng)力的變革已經(jīng)開始。“買得起、用得起”已經(jīng)成 為不同動(dòng)力汽車能否商業(yè)化推廣放量的關(guān)鍵。
（1）“用得起”：燃料要清潔、且成本要低。根據(jù)歐陽明高 2021 年中國電動(dòng) 汽車百人會(huì)發(fā)言，從基于可再生能源的能源動(dòng)力組合全鏈條能效分析，如果能源 供給側(cè)端的電價(jià)相同，總體能效差別等于成本差別，充電電池能做的事情就可以 不用氫燃料電池，因?yàn)橹茪涞碾妰r(jià)不會(huì)比充電電價(jià)更便宜。有一些場(chǎng)景用氫燃料 依然是不錯(cuò)的選擇：長距離客運(yùn)、貨運(yùn)（重卡、大巴、公交）、鋰電能量衰減比 較快的地區(qū)（北方）、物流叉車、輪船等；以及大規(guī)模儲(chǔ)能、工業(yè)原料等。
效率：根據(jù)殼牌公司，充電電動(dòng)車全鏈條效率 77%，其中燃料生產(chǎn)環(huán)節(jié)效率 95%； 氫燃料電池車全鏈條 30%，其中燃料生產(chǎn)端 61%；電燃料內(nèi)燃機(jī)汽車全鏈條 13%，其中燃料生產(chǎn)端 44%。
針對(duì)于不同車用動(dòng)力源的全生命周期排碳水平，全球氫燃料電池龍頭巴拉德公司 也進(jìn)行了測(cè)算，其核心結(jié)論在于：能源供給側(cè)的清潔程度是決定因素，無論是鋰 電池汽車還是氫燃料電池車，如果電力或者氫氣來自于化石能源，那么其排碳水 平依然較高。所以若要能源需求側(cè)的汽車使用端減碳，還是需要推動(dòng)能源供給側(cè) 使用清潔能源。如果能源供給側(cè)均使用清潔能源，那么鋰電池汽車和氫燃料電池 汽車全生命周期排碳水平分別為 65-75 g/km；60-70 g/km。
我們進(jìn)一步分析：2025、2030 年歐盟新登記乘用車 CO2排放量目標(biāo)需要在 2021 年 95g/km 的基礎(chǔ)上分別減 15%和 37.5%，分別達(dá)到 81g/km 和 59g/km，若 要達(dá)到此目標(biāo)，歐洲需要在 2030 年達(dá)到以清潔能源為主的能源體系，屆時(shí)可以 同時(shí)采用鋰電或者燃料電池車為主的汽車動(dòng)力體系。
我們基于當(dāng)前各類動(dòng)力汽車能源成本的經(jīng)濟(jì)性測(cè)算也可以得出類似結(jié)論：當(dāng)前時(shí) 點(diǎn)在乘用車方面，電動(dòng)（插電混動(dòng)）汽車的使用經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)好于汽油車和燃料電池 車（對(duì)于轎車類型，電動(dòng)車的百公里成本約 10 元人民幣，而汽油和燃料電池車 的百公里成本分別達(dá)到 33 元人民幣和 63 元人民幣）。
（2）“買得起”：通過技術(shù)研發(fā)、規(guī)?；当?，使汽車購買成本下降，達(dá)到可平價(jià)消費(fèi)區(qū)間。目前看，鋰電池車購買成本已經(jīng)可以與傳統(tǒng)燃油車相抗衡，進(jìn)入 市場(chǎng)化快速放量階段；氫能燃料電池車目前因?yàn)檫€處于規(guī)模化初期，仍需要 5-10 年時(shí)間通過規(guī)模化降本，作為鋰電的互補(bǔ)，未來也值得期待。
1.2.2、鋰電行業(yè)成長確定，龍頭公司大舉擴(kuò)張
為了滿足全球快速增長的動(dòng)力電池需求，全球主要?jiǎng)恿﹄姵毓敬笈e擴(kuò)張，進(jìn)入 了產(chǎn)能擴(kuò)張期。根據(jù)主要?jiǎng)恿﹄姵貜S公司公告整理，2020 年國內(nèi)、海外動(dòng)力電 池產(chǎn)能為 181/279GWh，2021-2023E 產(chǎn)能規(guī)劃國內(nèi)分別為 311/517/757GWh （YOY 71%/67%/46%)，海外分別為 429/604/754 GWh（YOY 54%/41%/25%）。
1.2.3、產(chǎn)能周期、設(shè)備國產(chǎn)化、能耗約束將強(qiáng)化周期
電解液：擴(kuò)產(chǎn)周期較長，6F、VC 供應(yīng)緊張
電解液供應(yīng)緊張，尤其受限于上游的 6F、VC 供應(yīng)。2021 年以來，電解液價(jià)格 持續(xù)上漲，上游的 6F 價(jià)格漲幅大于電解液價(jià)格漲幅。根據(jù) wind 數(shù)據(jù)，三元圓 柱 2.2Ah/磷酸鐵鋰/4.4V 高電壓電解液價(jià)格 2021 年 1 月出的價(jià)格為 3.4/4/7.15 萬元/噸，到 2021 年 6 月末，價(jià)格已上漲到 7.2/7.5/9.25 萬元/噸，漲幅為 112%/88%/29%；6F 價(jià)格 2021 年 1 月初的價(jià)格為 11.25 萬元/噸，到 2021 年 6 月末，價(jià)格已上漲到 31.5 萬元/噸，漲幅為 180%。
6F 較長的擴(kuò)產(chǎn)周期使得今年供應(yīng)持續(xù)緊張。6F 的擴(kuò)產(chǎn)周期約 18 個(gè)月，目前全 球僅天賜、多氟多、新泰在今明年有新增產(chǎn)能，天賜材料的 6 萬噸液態(tài)六氟要四 季度上線。近期各大廠商陸續(xù)宣布擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃：6 月 15 日，永太科技宣布投資年 產(chǎn) 2 萬噸六氟磷酸鋰項(xiàng)目，建設(shè)期預(yù)計(jì)為 3 年，可根據(jù)實(shí)際建設(shè)進(jìn)度分次投產(chǎn)； 6 月 17 日，天賜材料宣布投資建設(shè)年產(chǎn) 15 萬噸六氟磷酸鋰項(xiàng)目，建設(shè)周期為 18 個(gè)月。但需注意的是這些產(chǎn)能需到 2023 年才能逐步釋放。
VC 在 Q3 會(huì)有新產(chǎn)能陸續(xù)投放，將有效緩解短缺情況。2021 年以來，VC 供應(yīng) 一直是電解液生產(chǎn)的主要瓶頸，根據(jù)鑫欏鋰電數(shù)據(jù)，Q3 會(huì)有多家企業(yè)的 VC 產(chǎn) 能陸續(xù)釋放，屆時(shí)才會(huì)有效緩解 VC 供應(yīng)的瓶頸問題。
隔膜：設(shè)備面臨國產(chǎn)化瓶頸、海外設(shè)備廠商不擴(kuò)產(chǎn)
隔膜需求量大漲，供應(yīng)情況緊張。2021 年以來，根據(jù)鑫欏鋰電數(shù)據(jù)，恩捷股份、 星源材質(zhì)、中材科技三家頭部隔膜企業(yè)持續(xù)滿產(chǎn)運(yùn)行，訂單供應(yīng)緊張；河北金力、 中興新材、滄州明珠、惠強(qiáng)新能源等第二、三梯隊(duì)隔膜企業(yè)的產(chǎn)能利用率也有明 顯提升。
隔膜生產(chǎn)對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性要求很高。隔膜設(shè)備停機(jī)時(shí)間越短越好，在不停止機(jī)器運(yùn) 轉(zhuǎn)的情況下，產(chǎn)品的合格率會(huì)越來越高。如果設(shè)備穩(wěn)定性較差，就會(huì)頻繁停機(jī)處 理，導(dǎo)致隔膜的質(zhì)量和一致性得不到保證。國產(chǎn)隔膜設(shè)備最主要的問題就在于設(shè) 備的穩(wěn)定性較差，這使得隔膜廠商的設(shè)備主要依賴于進(jìn)口。
海外設(shè)備廠商不擴(kuò)產(chǎn)，上游瓶頸明顯。隔膜設(shè)備市場(chǎng)相對(duì)小眾，主要的設(shè)備廠商 僅有日本制鋼所、日本東芝、韓國明勝、德國布魯克納、法國伊索普等幾家。這 幾大廠商基本沒有擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，且未來幾年的產(chǎn)能已經(jīng)與各家隔膜企業(yè)綁定。在下 游電池需求大幅增長的情況下，未來 2-3 年隔膜產(chǎn)能將會(huì)成為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中的一 大瓶頸。
負(fù)極：能耗約束帶來石墨化瓶頸
負(fù)極需求旺盛，主流廠商持續(xù)滿產(chǎn)。根據(jù)鑫欏鋰電數(shù)據(jù)，2021 年 1-4 月，主要 負(fù)極企業(yè)產(chǎn)能利用率分別為 99%/95%/106%/111%。行業(yè)產(chǎn)能已經(jīng)超負(fù)荷生產(chǎn)， 部分廠家已經(jīng)開始依賴于外協(xié)代工增加產(chǎn)量。當(dāng)前企業(yè)面臨的不是訂單壓力，而 是生產(chǎn)能力瓶頸，特別是石墨化產(chǎn)能。
石墨化瓶頸持續(xù)，預(yù)計(jì) 2022 年 H1 可以得到緩解。負(fù)極石墨化能耗較高，主要 產(chǎn)能（約 40%左右）分布在電價(jià)低廉的內(nèi)蒙古地區(qū)。由于內(nèi)蒙古能效雙控原因， 今年石墨化產(chǎn)能受到很大影響。石墨化產(chǎn)能的擴(kuò)建需要一定周期，根據(jù)鑫欏鋰電 數(shù)據(jù)，新增石墨化產(chǎn)能今年 Q4 將陸續(xù)上線，預(yù)計(jì) 2022 年上半年石墨化產(chǎn)能得 到有效緩解。
1.3、 資源約束、地緣政治，鋰或成為行業(yè)發(fā)展掣肘
2021 年 4 月 IEA 出版的研究報(bào)告《關(guān)鍵礦物在清潔能源轉(zhuǎn)型中的作用》(The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions)顯示，隨著各國逐漸向清潔能 源邁進(jìn)，電動(dòng)汽車取代燃油車進(jìn)程加速，2040 年鋰的需求可能會(huì)比現(xiàn)在高出 50 倍，這意味著世界將面臨鋰的嚴(yán)重短缺。
鑒于鋰資源區(qū)域分布不均以及控制權(quán)高度集中，鋰電市場(chǎng)會(huì)不可避免地受到價(jià)格 波動(dòng)、地緣政治的影響。
2021 年 2 月 25 日，美國白宮官網(wǎng)發(fā)公告稱，拜登政府簽署了第 14017 號(hào)行政 命令，將對(duì)四種產(chǎn)品的供應(yīng)鏈展開為期一百天的審查，主要針對(duì)半導(dǎo)體芯片、電 動(dòng)汽車大容量電池、稀土礦產(chǎn)品和藥品領(lǐng)域。
6 月 8 日，拜登政府發(fā)布了一份逾 250 頁的審查報(bào)告：“大容量電池行業(yè)：美國 嚴(yán)重依賴從國外進(jìn)口制造先進(jìn)電池組的原料，這使美國面臨供應(yīng)鏈漏洞，威脅到 依賴它們的關(guān)鍵技術(shù)和制造它們的勞動(dòng)力的可用性和成本。到 2030 年，全球鋰 電池市場(chǎng)預(yù)計(jì)將增長 5 到 10 倍，美國必須立即投資，擴(kuò)大國內(nèi)高容量電池的安 全、多樣化供應(yīng)鏈，支持高薪、高質(zhì)量的工作，并自由公平地選擇加入工會(huì)和集 體談判。這意味著要抓住一個(gè)關(guān)鍵的機(jī)會(huì)，增加國內(nèi)電池生產(chǎn)，同時(shí)投資擴(kuò)大整 個(gè)鋰電池供應(yīng)鏈，包括電池生產(chǎn)中使用的關(guān)鍵礦物的采購和加工，一直到報(bào)廢電 池的收集和回收?！?
6 月 9 日，美國參議院以 68 票贊成、32 票反對(duì)，通過一項(xiàng)總額 2,500 億美元的 《2021 年美國創(chuàng)新及競(jìng)爭(zhēng)法》。這項(xiàng)法案就是旨在提高美國科技，去面對(duì)中國 的競(jìng)爭(zhēng)力。美國強(qiáng)化與盟友之前的聯(lián)系，在鋰資源層面對(duì)中國進(jìn)行限制恐成為現(xiàn) 實(shí)，另外禁止中國供應(yīng)鏈公司在外進(jìn)行投資、擴(kuò)張也會(huì)是美國的重要制裁手段。
中國鋰資源雖豐富，但受生產(chǎn)工藝的制約，資源品位較高的電池級(jí)碳酸鋰、高純 碳酸鋰等還需從國外大量進(jìn)口。中國優(yōu)質(zhì)的鋰資源與世界其他地區(qū)相比較少，考 慮我國是鋰電中游產(chǎn)業(yè)鏈以及下游應(yīng)用市場(chǎng)核心，因此需要考慮資源掣肘。
1.3.1、鹽湖提鋰：未來新增鋰礦產(chǎn)能的重要主體
資源稟賦決定提鋰路線，我國鹽湖提鋰開發(fā)潛力巨大
據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鋰業(yè)分會(huì)統(tǒng)計(jì)，鋰資源儲(chǔ)量約為 714 萬噸（金屬鋰噸）， 其中青海地區(qū)的儲(chǔ)量占全國的 43.4%，西藏地區(qū)的儲(chǔ)量占全國的 31.1%，是占 比最高的兩個(gè)地區(qū)。我國鋰資源主要以鹽湖鹵水形式存在，占比高達(dá) 81.6%。 因此在全球鋰電市場(chǎng)大跨步邁向 TWh 時(shí)代之際，加大我國鹽湖鋰資源的開發(fā)力 度勢(shì)在必行，鹽湖提鋰也將構(gòu)成未來我國甚至全球新增鋰礦產(chǎn)能的主體。
國內(nèi)外不同鹽湖鎂鋰比差異較大，各鹽湖往往是根據(jù)資源稟賦特征采取不同的技 術(shù)路線。海外由于鋰鹽湖資源鎂鋰比低，攤曬條件優(yōu)越并且礦區(qū)周邊電力及運(yùn)輸 等配套設(shè)備齊全，因此多以鹽田濃縮沉淀法為主，包括 SQM、南美 Salar de Atacama、Salar de Olaroz 等鹽湖均采用該技術(shù)。 我國大部分鹽湖鹵水鎂鋰比高、鈉鋰比高、分離難度大，導(dǎo)致提鋰過程中開發(fā)成 本高、開采環(huán)境惡劣、利用程度低、國外鹽湖提鋰技術(shù)在國內(nèi)也不適用，這些原 因?qū)е挛覈壳胞}湖鋰產(chǎn)量小、提純技術(shù)不完善。
我國鹽湖提鋰產(chǎn)能概況：已建成 8 萬噸，規(guī)劃產(chǎn)能約 12 萬噸
經(jīng)過 20 年提鋰工藝的不斷探索，我國初步形成了三類可行的鹽湖提鋰路線，包括膜法（包括電滲析法和納濾膜分離法）、吸附法和溶劑萃取法。
吸附法是在低濃度的鹵水中可以將鋰分離出來，缺點(diǎn)是雜質(zhì)含量高，需要進(jìn)一步 的除雜工藝。
目前國內(nèi)比較成熟的膜法提鋰工藝主要有電滲析法與納濾膜法，主要應(yīng)用在具有 高鎂鋰比的鹽湖。電滲析膜法主要應(yīng)用于高濃度鹵水，低濃度體系不適用。
溶劑萃取法提鋰工藝的優(yōu)點(diǎn)是該技術(shù)適用于較高鎂鋰比鹽湖，鋰回收率能達(dá)到 97%以上。萃取法應(yīng)用的核心是萃取劑，但是由于萃取劑對(duì)管道腐蝕嚴(yán)重并且萃 取劑對(duì)環(huán)境破壞較為嚴(yán)重，因此環(huán)境友好型是萃取劑迭代更新以及目前行業(yè)研究 的主要方向，目前多數(shù)新型萃取劑仍處于研究階段 。
4 月 9 日，青海省政府召開專題會(huì)議，審議通過《行動(dòng)方案編制工作方案》，5 月 8 日編制《建設(shè)世界級(jí)鹽湖產(chǎn)業(yè)基地行動(dòng)方案》，5 月 15 日順利通過省內(nèi)專 家論證評(píng)審；5 月 20 日在北京召開專家論證會(huì)，獲評(píng)審?fù)ㄟ^。
1.3.2、鋰電回收：產(chǎn)業(yè)閉環(huán)與擺脫鋰約束的必然之選
動(dòng)力電池回收的必要性
在動(dòng)力電池日益劇增的回收再生需求面前，我國政府自 2016 年以來已發(fā)布 10 余條相關(guān)國家級(jí)政策，搭建 20 余項(xiàng)重點(diǎn)國家標(biāo)準(zhǔn)體系框架，并在今年兩會(huì)首次 將“動(dòng)力電池回收”話題寫入政府工作報(bào)告。
構(gòu)成鋰電池的成分和結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包括鋼/鋁殼、鋁集流體正極負(fù)載鈷酸鋰/ 磷酸鐵鋰/鎳鈷錳酸鋰等、銅/鎳/鋼集流體負(fù)載碳、聚烯烴多孔隔膜、六氟磷酸 鋰/高氯酸鋰的碳酸二甲酯/碳酸乙烯酯/碳酸甲乙酯溶液等，如果不對(duì)已廢棄的 鋰電池進(jìn)行回收，會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重影響，將回收后的鋰電池進(jìn)行技術(shù)提取， 很多材料可以得到二次利用。
未來，廢舊動(dòng)力鋰電池回收將會(huì)形成一個(gè)十分龐大的市場(chǎng)。目前全球?qū)τ阡嚭拖?土資源供給（電池和電機(jī)的核心礦物資源），還是圍繞一次資源提取供給為主。 根據(jù) IEA 的報(bào)告，當(dāng)下中鎳、鈷的回收率還可以，但鋰幾乎沒有回收能力（回收 率＜1%）。我們可以預(yù)見進(jìn)入 TGWh 時(shí)代后，鋰電池大規(guī)模退役，上游礦物資 源缺口會(huì)引發(fā)龐大的回收浪潮。
鋰電回收工序復(fù)雜，濕法和火法是主要技術(shù)路線
鋰離子電池的詳細(xì)回收過程非常復(fù)雜，電池必須先進(jìn)行預(yù)處理，包括放電、拆解、 粉碎、分選，通常采用火法和濕法兩種技術(shù)路線：
（1）火法冶金回收?；鸱ㄒ苯鸩捎酶邷貭t將金屬氧化物成分還原為 Co、Cu、 Fe 和 Ni 等合金。該方法成功實(shí)現(xiàn)了從 LCO/石墨電池中優(yōu)先回收 Co、Li2CO3 和石墨，從 LCO/LMO/NMC 廢電池中優(yōu)先回收 Li2CO3，從 LMO/石墨電池中優(yōu) 先回收 Li2CO3 和 Mn3O4。
（2）濕法冶金回收。濕法冶金采用水溶液從正極中提取目標(biāo)金屬，其中最常用 的水溶液電解質(zhì)是 H2SO4/H2O2 體系。這種方法容易在室溫下進(jìn)行，但可能產(chǎn) 生大量廢水，需要額外的廢水處理成本。但是該方法可實(shí)現(xiàn) Mn 的單獨(dú)分離、高 純度 Co 的提取以及 Li 與 Co 的高效分離。
目前火法冶金工藝主要應(yīng)用在歐洲和北美，該工藝從正極機(jī)料中回收 Co 和 Ni， 從負(fù)極集電器中回收 Cu，這僅占 LIBs 的重量的約 30%，因此只能回收少數(shù)材 料。濕法冶金工藝是國內(nèi)主流路線，回收重點(diǎn)在于價(jià)值最高的正極材料的回收。
火法冶金和濕法冶金回收工藝都很大程度上取決于設(shè)備中鈷的濃度高低。但是由 于電動(dòng)汽車電池中的越來越低的鈷含量，這些商業(yè)模式也可能越來越不適用。
動(dòng)力電池梯次利用與回收市場(chǎng)空間測(cè)算
我們對(duì)未來三元電池的金屬回收市場(chǎng)空間及磷酸鐵鋰電池的梯次利用與回收市 場(chǎng)空間設(shè)計(jì)了測(cè)算模型。
對(duì)于三元電池，我們預(yù)測(cè)：2019 年預(yù)計(jì)可回收三元正極 0.13 萬噸，隨后逐年遞 增至 2030 年的 29.25 萬噸。
1）NCM333：隨著 2014 年安裝的 NCM333 三元電池于 2019 年開始退役，2019 到 2022 年 NCM333 回收量逐步增加，2022 年達(dá)峰值 1.28 萬噸，隨后由于 NCM333 的退出而逐步減少，至 2026 年回收量歸零；
2）NCM523：2016 年開始進(jìn)入市場(chǎng)的 NCM523 于 2021 年開始報(bào)廢回收，隨后 回收量于 23-28 年穩(wěn)定在 4-6 萬噸之間，預(yù)計(jì) 2030 年上漲至 10.78 萬噸；
3）NCM622：2017 年進(jìn)入市場(chǎng)的 NCM622 于 2022 年開始報(bào)廢回收，回收量小 幅上漲，直到 28 年上漲幅度增加，預(yù)計(jì) 30 年可回收 6.03 萬噸；
4）NCM811：2018 年進(jìn)入市場(chǎng)的 NCM811 于 2023 年開始報(bào)廢回收，預(yù)計(jì) 30 年可增長至 12.44 萬噸。預(yù)計(jì) 30 年可回收鋰 2.09 萬噸，鎳 11.47 萬噸，鈷 2.80 萬噸，錳 3.23 萬噸。
對(duì)于磷酸鐵鋰電池，我們預(yù)測(cè)：
1）2030 年，報(bào)廢鐵鋰電池將達(dá)到 31.33 萬噸；
2）隨著梯次利用逐年上升，預(yù)計(jì) 2030 年可梯次利用的鐵鋰電池達(dá) 109.93GWh， 共 25.06 萬噸；其余 6.27 萬噸進(jìn)行拆解回收，可回收鋰元素 0.28 萬噸；
3）2027 年梯次利用的磷酸鐵鋰電池將在 2030 年達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)拆解回收 8.604 萬噸，可回收鋰元素 0.379 萬噸。二者總計(jì)可以回收鋰元素 0.65 萬噸。
1.3.3、鈉電產(chǎn)業(yè)化初期，未來或成為重要備選路線
鈉資源豐度高，新生代鈉電池嶄露頭角
鋰在地殼中的含量較少，約占 0.0065%且分布不均勻，70%的鋰資源集中分布 在南美洲地區(qū)，而我國是全球鋰資源第一進(jìn)口國，80%的鋰資源供應(yīng)依賴進(jìn)口。 如果不對(duì)鋰電池進(jìn)行回收提取二次利用，以現(xiàn)今鋰電池行業(yè)的發(fā)展速度，幾十年 后鋰電池行業(yè)將因鋰資源的缺少受到嚴(yán)重限制。
鈉與鋰處于主族，具有相似的物理化學(xué)屬性，但鈉在地殼中的含量非常豐富，而 且鈉分布于世界各地，相比于鋰完全不受資源和地域的限制，所以鈉離子電池比 起鋰離子電池有更多的優(yōu)勢(shì)。
2021 年 5 月 21 日，寧德時(shí)代董事長曾毓群在股東大會(huì)上透露，將于 2021 年 7 月份左右發(fā)布鈉離子電池，再次引發(fā)市場(chǎng)對(duì)新型電池體系——鈉電的關(guān)注。
鈉電優(yōu)勢(shì)：成本低+儲(chǔ)量大+兼容鋰電設(shè)備
鈉離子電池的工作原理：與鋰離子電池的工作原理類似，鈉離子電池同樣是一種 嵌脫式“搖椅”電池，充電時(shí)鈉離子從正極脫嵌進(jìn)入負(fù)極，放電時(shí)鈉離子從負(fù)極 進(jìn)入正極，外電路電子從負(fù)極進(jìn)入正極鈉離子被還原成鈉。
鈉離子電池的優(yōu)勢(shì)：
（1）安全性高：已經(jīng)通過了一些國標(biāo)的測(cè)算。
（2）成本低儲(chǔ)量豐富：鈉的資源儲(chǔ)量豐富，鈉離子電池的配件比鋰離子電池便 宜，鈉的化合物可作為電極材料，采用鐵錳鎳基正極材料相比較鋰離子電池三元 正極材料，原料成本降低一半。
（3）兼容現(xiàn)有的鋰電設(shè)備：鈉離子電池的工作機(jī)制與鋰離子電池相同，電池公 司的現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備可以直接用來生產(chǎn)鈉離子電池。
（4）無過放電特性：鈉離子電池允許放電到 0V，能量密度大于 100Wh/kg，可 與磷酸鐵鋰離子電池相媲美，但是鈉電成本優(yōu)勢(shì)明顯，有望在大規(guī)模儲(chǔ)能中取代 傳統(tǒng)鉛酸電池。
鈉離子電池與鋰電池差異：
（1）正極材料：這是鈉離子電池有別于鋰離子電池最大的地方。目前的正極材 料主要有：鈉過渡金屬氧化物、鈉過渡金屬磷酸鹽、鈉過渡金屬硫酸鹽、鈉過渡 金屬普魯士藍(lán)類化合物。
（2）負(fù)極材料：鋰電池主要負(fù)極材料是石墨，只有高功率負(fù)極材料會(huì)用到軟硬 碳材料和鈦酸鋰等。鈉電負(fù)極是軟碳、硬碳、過渡金屬氧化物等，考慮負(fù)極材料 的成本、穩(wěn)定性、循環(huán)性能等指標(biāo)，最容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化仍然是碳材料，主要是軟 硬碳。
（3）電解質(zhì)：鈉鹽+溶劑，除鈉鹽之外，溶劑與鋰離子電池差別不大，一般為 碳酸酯。
（4）隔膜：與鋰離子電池相同。
（5）外形封裝：圓柱、軟包、方形，與鋰離子電池相同。
（6）制備工藝：與鋰離子電池基本相同。鈉離子電池商業(yè)化比較快的原因主要 就是可以沿用鋰電池現(xiàn)成的設(shè)備、工藝。
（7）應(yīng)用場(chǎng)景：除了高能量密度要求的手機(jī)、無人機(jī)、乘用車以外，鈉電有著 非常廣泛的應(yīng)用前景。如電動(dòng)二輪車、電動(dòng)三輪車、低速四輪車、家用儲(chǔ)能產(chǎn)品、 數(shù)據(jù)中心、通信基站、新能源發(fā)電配套儲(chǔ)能、電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能產(chǎn)品等。
鈉電產(chǎn)業(yè)化初期，中科海鈉領(lǐng)先全球
20 世紀(jì) 70 年代，人們開始了對(duì)于鈉離子電池的研發(fā)。2011 年，全球首家專注 鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的英國 FARADION 公司成立后，鈉離子相關(guān)的研究迎來了全 面式增長。
目前國內(nèi)外有近三十家企業(yè)對(duì)鈉離子電池進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化相關(guān)布局，主要包括英國 FARADION 公司、美國 Natron Energy 公司、法國 Tiamat 公司、日本岸田化 學(xué)、松下、三菱化學(xué)以及中科海鈉（中科院物理所背景）、鈉創(chuàng)新能源（上海交 大背景）、星空鈉電（國內(nèi)外合作）等，此外電池巨頭寧德時(shí)代也早早布局了鈉 電的研發(fā)。
在鈉電體系的研發(fā)應(yīng)用層面，國內(nèi)代表企業(yè)中科海鈉處于國際領(lǐng)先地位。中科海 鈉成立于 2017 年，依托于中國科學(xué)院物理研究所的技術(shù)，目前在技術(shù)開發(fā)和產(chǎn) 品生產(chǎn)上都已初具規(guī)模。公司研發(fā)的鈉離子電池的能量密度已達(dá)到 120 Wh/kg， 是鉛酸電池的 3 倍左右，并于 2018 年發(fā)布了全球首輛使用鈉離子電池驅(qū)動(dòng)的低 速電動(dòng)汽車，于 2019 年建立了首座鈉離子電池儲(chǔ)能電站。
中科海鈉曾于 2021 年 3 月宣布完成億元級(jí) A 輪融資，投資方為梧桐樹資本，融 資將用于搭建年產(chǎn)能 2000 噸的鈉離子電池正、負(fù)極材料生產(chǎn)線。公司目前部分 鈉離子電池體的產(chǎn)品處于產(chǎn)業(yè)化前期，但產(chǎn)品性能、成本控制以及適配應(yīng)用場(chǎng)景 有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。
鈉電補(bǔ)充了現(xiàn)有技術(shù)路線，未來鋰電/鈉電將是互補(bǔ)格局
鈉離子電池的出現(xiàn)是現(xiàn)有鋰電池技術(shù)的補(bǔ)充，目前鈉離子電池的能量密度可以做 到 150Wh/kg 上下，與磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池接近，循環(huán)壽命可以做到 3000~6000 次，與磷酸鐵鋰相當(dāng)，優(yōu)于錳酸鋰和三元材料，熱穩(wěn)定性和安全性 與磷酸鐵鋰基本相當(dāng)。
成本方面，以中科海鈉數(shù)據(jù)為例，按照等容量軟包電池成本分析，鈉離子電池 BOM 理論成本比鋰離子電池低 30%。但現(xiàn)階段，與鐵鋰等成熟鋰離子電池相比， 鈉離子電池體系由于工藝不成熟、研發(fā)設(shè)備攤銷大以及產(chǎn)品一致性等問題，造成 生產(chǎn)成本難以控制，BOM 成本優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮，鈉電的性能和價(jià)格均處于劣勢(shì)。 目前鈉離子電池也尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系及第三方檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)，性能參數(shù)需要長 期且具體的測(cè)試數(shù)據(jù)來驗(yàn)證甄別。
鈉離子電池目前處于產(chǎn)業(yè)化初期，短期內(nèi)難以與鋰離子電池直接抗衡，更可能承 擔(dān)補(bǔ)充/備選角色，其應(yīng)用場(chǎng)景更可能是非鋰電池主流應(yīng)用領(lǐng)域，如低速電動(dòng)車、 部分儲(chǔ)能、工程機(jī)械、基站通信備用電源等領(lǐng)域。因此，在產(chǎn)業(yè)鏈的完善、產(chǎn)品 系列的豐富、性能的成熟、標(biāo)準(zhǔn)的制定、市場(chǎng)的認(rèn)可等方面，鈉離子電池仍然有 很長的路要走。目前，CATL 的加入以及雙碳目標(biāo)的制訂，可以大大加速這個(gè)過 程，我們預(yù)計(jì)在更遠(yuǎn)的未來，鋰電/鈉電將可能成為互補(bǔ)格局。
2、 動(dòng)力電池材料及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新未來展望
鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜構(gòu)成，目前廣泛應(yīng)用的正極材料選 用 Fe、Ni、Co、Mn 等金屬氧化合物；負(fù)極選用石墨、硅碳等；電解液選用六 氟磷酸鋰的有機(jī)溶劑；隔膜是聚丙烯/聚乙烯（PP/PE）高分子膜。
動(dòng)力電池技術(shù)的更迭在于原材料體系的性能優(yōu)化以及封裝工藝的改良，因此，材 料和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新是動(dòng)力電池行業(yè)的兩條優(yōu)選賽道，也是降本的必由之路。
（1）中國動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新已從政策驅(qū)動(dòng)向市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)型；
（2）電池材料創(chuàng)新主要平衡能量密度、壽命、快充、安全、成本等指標(biāo)；
（3）電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新已成為近年來技術(shù)創(chuàng)新的鮮明特征。
2.1、 正極：高鎳三元、磷酸鐵鋰路線將長期并行
動(dòng)力電池中正極材料占整個(gè)電池成本的 40%以上，且在當(dāng)前的技術(shù)條件下，整 體電池的能量密度提升主要取決于正極材料的優(yōu)劣，因此，正極材料是鋰離子電 池研究和開發(fā)的重中之重。在設(shè)計(jì)和選取鋰離子電池正極材料時(shí)，要綜合考慮比 能量、循環(huán)性能、安全性以及成本等因素。
根據(jù)不同的材料體系，常見的正極材料可分為鎳鈷錳酸鋰（NCM）、磷酸鐵鋰 （LFP）、鈷酸鋰（LCO）、鎳鈷鋁酸鋰（NCA），以及新型材料如無鈷正極、 四元正極材料等。各類正極材料的性能有差異，目前磷酸鐵鋰和三元是電動(dòng)車行 業(yè)的兩大主流電池技術(shù)路線，也是裝車數(shù)量最多的兩類動(dòng)力電池。
2.1.1、安全+成本優(yōu)勢(shì)明顯，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新推動(dòng)磷酸鐵鋰應(yīng)用擴(kuò)大
基于 LiFePO4正極的鋰離子電池充電時(shí)，鋰離子經(jīng)由電解液進(jìn)入負(fù)極，F(xiàn)e 2+氧化 成 Fe 3+，放電時(shí)則相反。本質(zhì)上就是 LiFePO4與 FePO4的相互轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化過程 中兩種物相晶胞參數(shù)的差距并不大，體積變化率也很低，這種微量的變化確保了 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)也保證了 LiFePO4電池的安全性。
磷酸鐵鋰在安全性、循環(huán)壽命及成本優(yōu)勢(shì)明顯。磷酸鐵鋰是目前最安全的鋰離子 電池正極材料，不含任何對(duì)人體有害的重金屬元素。
相較于鎳鈷錳化合物，磷酸鐵鋰的分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，具有更高的分解溫度， 循環(huán)性能優(yōu)勢(shì)明顯，三元鋰電池循環(huán)壽命在 1500-2000 次左右，而磷酸鐵鋰在 100%DOD 條件下，可充放電 3000 次以上，倍率型電池的循環(huán)甚至可達(dá)上萬圈。
成本方面，鐵和磷都是平價(jià)且資源豐度高的化學(xué)元素，其開采和提煉成本遠(yuǎn)沒有 高鎳三元正極高，和三元電池相比，磷酸鐵鋰電池的正極成本和電芯成本分別約 低 55%和 22%。
磷酸鐵鋰和三元材料的元素屬性決定了他們有各自的領(lǐng)域。從結(jié)構(gòu)本質(zhì)上講，磷 酸鐵鋰的優(yōu)勢(shì)在于：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、充放電循環(huán)壽命較長，但同時(shí)也存在能量密度低， 充放電效率低，低溫表現(xiàn)不佳的問題。相應(yīng)的，三元的能量密度高、充放電效率 高，但同時(shí)也不耐高溫。因此，在新能源汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域，兩種電池都有各自 合適的定位和市場(chǎng)，不會(huì)出現(xiàn)一方替代另一方的現(xiàn)象。
磷酸鐵鋰或?qū)⒅鲗?dǎo)未來平價(jià)代步車、運(yùn)營車、商用車市場(chǎng)。我們認(rèn)為針對(duì)中高端 車型及主打差異化、品牌化的車型，優(yōu)選具有大容量、高能量密度、快充效率更 高的三元鋰離子電池；而針對(duì)平價(jià)代步車、運(yùn)營車、商用車等對(duì)電池能量密度要 求相對(duì)較低，對(duì)安全性要求較高的車型，市場(chǎng)會(huì)優(yōu)選具有壽命、成本、安全性優(yōu) 勢(shì)明顯的磷酸鐵鋰電池。在未來的商用電動(dòng)車市場(chǎng)，鐵鋰有望維持主導(dǎo)地位。當(dāng) 然，鋰電結(jié)構(gòu)創(chuàng)新如 CTP 或刀片電池技術(shù)使磷酸鐵鋰電池提升了體積能量密度， 使其應(yīng)用空間逐漸擴(kuò)大，同時(shí)儲(chǔ)能的推廣也有效的增加了磷酸鐵鋰的應(yīng)用場(chǎng)景。
磷酸鐵鋰的技術(shù)與成本差異使得應(yīng)用場(chǎng)景格局清晰。當(dāng)前磷酸鐵鋰制備工藝主要 可分為液相法和固相法：
液相法工藝（自熱蒸發(fā)液相合成法）：原材料主要有鐵源、鋰源、磷源等。其中 鋰源、磷源為外購；鐵源分為外購鐵源和自制鐵源取得。液相法主要為德方納米 所采用，具有循環(huán)性能好、成本低、安全性好的優(yōu)點(diǎn)，適用于儲(chǔ)能等場(chǎng)景。
固相法是當(dāng)前技術(shù)最成熟、商業(yè)化運(yùn)用最廣泛的一種方法。一般使用草酸亞鐵、 氧化鐵、硝酸鐵、磷酸鐵作為鐵源，使用碳酸鋰、氫氧化鋰等作為鋰源，使用磷 酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸等作為磷源。固相法不需要復(fù)雜的設(shè)備及工藝，且 方法運(yùn)動(dòng)條件容易控制，適合用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
鈦白粉及化工企業(yè)陸續(xù)加大磷酸鐵鋰新產(chǎn)能布局，磷酸鐵前驅(qū)體的新進(jìn)入者有望通過化工一體化塑造成本壁壘。鈦白粉化工企業(yè)配套制造磷酸鐵鋰，可以消納鈦 白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢酸、硫酸亞鐵等副產(chǎn)品，此外硫酸亞鐵可以為磷酸鐵鋰 帶來鐵源，大大節(jié)省綜合成本。因此部分化工企業(yè)如中核鈦白、龍蟒佰利、安納 達(dá)等利用自身循環(huán)和一體化的優(yōu)勢(shì)，近期也紛紛跨界入局磷酸鐵鋰的投建。
不同的磷酸鐵企業(yè)技術(shù)路線和成本控制存在差異，從成本端而言，磷化工企業(yè)優(yōu) 于鈦白粉企業(yè)優(yōu)于純磷酸鐵鋰加工企業(yè)。
2.1.2、高能量密度電池的實(shí)現(xiàn)最終取決于高鎳三元正極的發(fā)展
NCM（Li(NixCoyMnz)O2）三元材料是由 LiNiO2改性而來，由于 Ni、Co 和 Mn 之間存在明顯的協(xié)同效應(yīng)，因此 NCM 的性能好于單一組分的層狀正極材料，三 種元素對(duì)材料電化學(xué)性能的影響不同。
當(dāng)三元材料中添加的 Ni 含量大于 50%為高鎳三元材料，如 NCM622、NCM811 和 NCA（LiNixCoyAlzO2，x + y + z = 1，x ≥ 60%）具有較高的實(shí)際比容量 （≥180mAh/g）以及高的工作電位（~3.8V vs. Li+ /Li），是現(xiàn)今多款新能源車 型的所搭載的電池類型。
為了提高與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的競(jìng)爭(zhēng)力，電動(dòng)汽車電池的電池級(jí)能量密度需要達(dá)到 350 Wh/kg 以上，一次充電后的行駛里程超過 800 公里。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)很大 程度上取決于未來 Ni 含量≥90%的高鎳三元材料的發(fā)展。
2.1.3、高鎳三元正極材料改性技術(shù)總結(jié)
目前高鎳三元正極材料仍然面臨著表面殘鋰、產(chǎn)氣、巖鹽相形成、微裂紋、金屬 離子溶解和熱失控等問題，并且隨鎳含量的增加逐漸惡化，這些問題同時(shí)也是降 低電池?zé)岱€(wěn)定性和電化學(xué)性能，導(dǎo)致電動(dòng)車熱失控和容量衰減的主要元兇。比如 正極中的鋰化合物(主要是氫氧化物和碳酸鹽)殘余，是由于合成過程中過量使用 LiOH，這會(huì)導(dǎo)致聚偏二氟乙烯粘結(jié)劑在電極制備過程中發(fā)生凝膠化而失效，碳 酸鹽的分解也會(huì)析出 O2和 CO2，導(dǎo)致電池膨脹過熱。
為了解決這些問題，各大高校及研究所陸續(xù)推出了多種改性策略，主要包括表面 包覆、摻雜、濃度梯度設(shè)計(jì)和一次粒子工程。
表面包覆：即為正極材料提供一個(gè)惰性保護(hù)涂層。常用的包覆涂層有 Al2O3、ZnO、 TiO2、ZrO2等金屬氧化物、金屬磷酸鹽和金屬氟化物、聚合物等，能夠隔絕主 體材料和電解液的接觸，減少正極和電解液之間副反應(yīng)，抑制過渡金屬向電解液 溶解，從而改善循環(huán)穩(wěn)定性。
與非活性涂層材料相比，Li+ /電子導(dǎo)電涂層更有利于電荷轉(zhuǎn)移和獲得高速率性能。 比如相較于 Al2O3，使用相同量的 Li+導(dǎo)電的 LiAlO2所涂敷的 NCM622 明顯提高 了倍率性能，降低了過電位。
離子摻雜 ：用離子半徑相近的惰性陽離子替換材料中的電化學(xué)活性陽離子，通 過提高晶格能，來提升材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。例如，摻雜鈷替換鎳，可減少鋰離子 混排，提高晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；摻雜錳或鋁可顯著提高結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)穩(wěn)定性。其 改善機(jī)理為：
（1）將電化學(xué)不活潑的元素引入主體結(jié)構(gòu)；
（2）防止由層狀結(jié)構(gòu)向巖鹽狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變；
（3）摻雜劑擴(kuò)大了層狀材料層間的晶面間距，促進(jìn)鋰離子的輸運(yùn)作用。
由蜂巢能源開發(fā)的四元正極材料，就是在 NCM 體系的基礎(chǔ)上摻雜 Mx，使一次顆 粒之間的邊界強(qiáng)度增加，在有害相轉(zhuǎn)變過程中減少微隙的形成。使其循環(huán)性能優(yōu) 于 NCM811 材料，同時(shí)也具備耐熱性能更好、產(chǎn)氣少、安全性能更高的特點(diǎn)。 使得動(dòng)力電池容量高、壽命長、安全性好。
濃度梯度設(shè)計(jì)：典型的濃度梯度材料是指 Ni 含量由內(nèi)到外逐漸降低，Mn 含量 逐漸增加。依據(jù)加料方式的不同，可設(shè)計(jì)出具有不同比例的濃度梯度材料，這種 材料的二次顆粒在徑向上呈發(fā)射狀排列，有利于鋰離子的擴(kuò)散，因此具有十分優(yōu) 異的電化學(xué)性能。
濃度梯度設(shè)計(jì)高鎳層狀氧化物顆粒材料雖然具有優(yōu)異的循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性，但 至今仍未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化，這與以下難點(diǎn)有關(guān)：
（1）由于各共沉淀參數(shù)難以精確控制，性能一致性不是很理想。
（2）不同成分高鎳層狀氧化物需要不同的煅燒溫度才能獲得理想的電化學(xué)性能。
（3）過量梯度夾雜不可避免會(huì)限制整個(gè)材料中的 Ni 含量，從而限制了能量密度。
（4）表面 Mn 含量高的顆粒會(huì)受到 Mn 溶解問題的困擾。
一次粒子工程：優(yōu)化一次粒子(重塑/重排/單晶化)可以抵抗重復(fù)循環(huán)過程中的機(jī) 械應(yīng)變，還能改善多晶粒子的電荷均勻性。在 NCM90505 的晶粒間引入 B 作為 膠納米填料，通過減小各向異性取向晶粒之間的間隙，來提高二次粒子的機(jī)械強(qiáng) 度和導(dǎo)電性，并通過抑制相變來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性的改善。
未來高性能的高鎳三元正極材料設(shè)計(jì)思路：多種改性策略相結(jié)合
隨著對(duì)電池能量密度需求的日漸上升，NCM 三元材料向著高鎳化和高電壓方向 發(fā)展， 但高鎳三元材料容易產(chǎn)生陽離子混排的現(xiàn)象，且在充放電過程中易相變， 在高電壓的作用下會(huì)加劇材料結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)于電池的安全使用帶來很大的隱 患。
未來需要篩選出最合適的涂層材料和摻雜劑，對(duì)高鎳三元材料進(jìn)行摻雜和包覆， 以改善材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?；诩骖櫮芰棵芏燃鞍踩阅艿目?量，對(duì)于三元材料常采用核殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或全梯度設(shè)計(jì)。因此，為了促進(jìn)高鎳三元 正極材料的大規(guī)模安全和高效應(yīng)用，需要將兩種或兩種以上具有協(xié)同效應(yīng)的策略 相結(jié)合。
2.2、 負(fù)極：解決硅碳負(fù)極體積膨脹問題是產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵
負(fù)極材料主要分為碳材料和非碳材料兩類，常見碳類負(fù)極材料又可以分為石墨類 和非石墨類。目前已經(jīng)規(guī)?；a(chǎn)的負(fù)極材料主要有層狀結(jié)構(gòu)的炭材料(包括人 造石墨、天然石墨、中間相碳微球、軟碳及硬碳等)、合金類材料(硅基和錫基類 材料等)和鈦酸鋰材料等。
2.2.1、石墨負(fù)性能接近理論值，新型硅碳負(fù)極產(chǎn)業(yè)化蓄勢(shì)待發(fā)
據(jù)正略咨詢，石墨負(fù)極作為當(dāng)前主流負(fù)極材料，其理論比容量上限為 372mAh/g， 而部分頭部企業(yè)的產(chǎn)品比容量即有 365mAh/g，可見石墨性能已達(dá)理論上限。硅 基負(fù)極質(zhì)量比容量高達(dá) 4200mAh/g，是石墨的近 12 倍，可大幅度增加電池容 量；硅負(fù)極的電化學(xué)嵌鋰電位才 0.4V，可抑制鋰枝晶析出。因此，硅碳負(fù)極將 硅與石墨復(fù)合制備，被認(rèn)為是極具潛力的下一代高能量密度鋰離子電池負(fù)極材 料。
然而，硅碳材料在實(shí)際應(yīng)用過程中也存在較多難點(diǎn)，阻礙著硅碳負(fù)極的大規(guī)模產(chǎn) 業(yè)化進(jìn)程，問題根源在于硅的體積膨脹效應(yīng)，硅在滿嵌鋰后體積膨脹率達(dá) 320%， 巨大的體積變化會(huì)導(dǎo)致三大問題：
（1） 顆粒粉化失效：硅顆粒在反復(fù)脫嵌鋰過程中，會(huì)由于承受不了體積形變帶 來的巨大應(yīng)力而導(dǎo)致自身顆粒的粉化而失效，導(dǎo)致熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性下降。
（2）容量迅速衰減：巨大的體積形變使得硅顆粒之間或者顆粒與集流體之間失 去電接觸，導(dǎo)致活性物質(zhì)直接從集流體上脫落，致使容量迅速衰減。
（3）增加極化，惡化循環(huán)：體積形變?cè)斐晒璞砻娴?SEI 膜處于破壞—重構(gòu)的動(dòng) 態(tài)過程中，會(huì)造成持續(xù)的電解液和活性鋰消耗，同時(shí)也會(huì)增加電池的極化，惡化 循環(huán)性能。
2.2.2、硅碳負(fù)極體積膨脹的改良策略
高校與企業(yè)近幾年也致力于硅碳負(fù)極的改良，目前主要的改進(jìn)策略有三種，分別 為：制備不同維度的納米化硅再與碳材料復(fù)合、對(duì)負(fù)極進(jìn)行預(yù)鋰化、改良導(dǎo)電添 加劑和粘結(jié)劑。
納米化：研究表明，硅顆粒尺寸越小，電池循環(huán)性能越好。硅納米顆粒在鋰電池 應(yīng)用中的臨界粒徑為 150nm，粒徑＞150nm 的硅顆粒在鋰電池循環(huán)中容易出現(xiàn) 斷裂，因此把硅制備成納米球/線，再與碳材料復(fù)合，可以在體積膨脹過程中更 好地釋放應(yīng)力，避免自身結(jié)構(gòu)坍塌，從而保持電極的殼容量，提升電池的循環(huán)性 能。
預(yù)鋰化：預(yù)鋰化對(duì)于首次充放電效率提升明顯，通過溶液法或電化學(xué)的方法預(yù)先 對(duì) SiO 負(fù)極材料嵌鋰，使金屬鋰預(yù)先進(jìn)入 SiO 與 O 反應(yīng)形成硅酸鋰，使得在首 次充放電時(shí) O 不再消耗鋰離子。
事實(shí)上“摻硅補(bǔ)鋰技術(shù)、預(yù)鋰化技術(shù)” 也正在被越來越多的企業(yè)引入。年初蔚 來發(fā)布的 150kWh 電池包，正極使用納米包覆超高鎳正極，負(fù)極使用“無機(jī)預(yù) 鋰化硅碳負(fù)極技術(shù)”，同時(shí)搭載半固態(tài)電解質(zhì)，單體能量密度可達(dá) 350Wh/kg。
粘結(jié)劑改良：粘結(jié)劑在電極中的含量非常少(1.5%~3%) ，成本約占電池總成本 的 1%~3%，但其作用卻不可替代。粘結(jié)劑將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑與集流體粘結(jié)在 一起，以縮短鋰離子傳輸途徑，穩(wěn)定電極材料的結(jié)構(gòu)。新型的硅負(fù)極粘結(jié)劑可從 化學(xué)鍵連層面改良硅碳結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，通過化學(xué)鍵等強(qiáng)鍵合作用連接分子鏈段、 減少膨脹，在充放電過程中保證電極結(jié)構(gòu)的完整性和良好的電接觸。
2021 年 4 月 9 日，中科院寧波材料所突破了石墨烯復(fù)合硅碳負(fù)極材料規(guī)?；?備技術(shù)，將 SiOx和石墨烯漿料在液相體系混合均勻，以瀝青作為添加劑，通過 噴霧干燥、高溫?zé)崽幚砗突瘜W(xué)氣相沉積等工藝，制備了類球形碳封裝硅氧化物復(fù) 合負(fù)極材料 SGC，并基于該高性能的石墨烯復(fù)合硅碳負(fù)極材料，進(jìn)一步研制出 能量密度達(dá) 350-400Wh/kg 的系列新型高能量密度鋰離子電池，并與寶能集團(tuán) 旗下昆山聚創(chuàng)新能源科技有限公司共同研發(fā)并實(shí)現(xiàn)了 310Wh/kg 動(dòng)力電池裝車 應(yīng)用示范。
在未來，如果單體電芯要突破 400Wh/kg，電池廠商還需著眼于鋰金屬負(fù)極型的 電池體系，鋰金屬負(fù)極具有 3860mAh/g 的比容量，以其所匹配的 Li-S 和 Li-空 氣電池比能量高達(dá) 650Wh/kg 和 950Wh/kg，這也意味著整個(gè)商用電池制作工藝 的更迭與精進(jìn)。
2.3、 電解液：鋰鹽待革新，固態(tài)電解質(zhì)序幕拉開
目前商業(yè)化鋰離子電池的電解液一般由碳酸酯類有機(jī)溶劑（EC）、鋰鹽六氟磷 酸鋰（LiPF6）以及少量多功能添加劑組成，通常也會(huì)加入低粘度的 DMC、DEC 等作為共溶劑，以提高鋰離子遷移速率。電解液是鋰離子遷移和電荷傳遞的介質(zhì)， 其指標(biāo)直接決定了鋰離子電池的能量密度、倍率性能、循環(huán)壽命、安全性等性能。
2.3.1、雙氟磺酰亞胺鋰鹽（LiFSI）：下一代溶質(zhì)鋰鹽
鋰鹽是電解液體系的主要成本來源， 目前 LiPF6是商業(yè)化應(yīng)用最為廣泛的鋰電 池溶質(zhì)鋰鹽，然而在使用過程中，LiPF6 也存在熱穩(wěn)定性較差、易水解等問題。 新型電解液溶質(zhì)鋰鹽 LiFSI 具有遠(yuǎn)好于 LiPF6 的物化性能：
（1）更好的熱穩(wěn)定性：LiFSI 熔點(diǎn)為 145℃，分解溫度高于 200℃。
（2）與硅負(fù)極相容性更好：傳統(tǒng)的 LiPF6電解液會(huì)產(chǎn)生 HF 與 SEI 膜發(fā)生氟化反 應(yīng)，導(dǎo)致表面膜成分之一的 LiO2消失，使電池長程循環(huán)性能較差。LiFSI 不僅不 會(huì)破壞負(fù)極 SEI 膜，相反還會(huì)促進(jìn)膜成分之一的 Li4SiO4生成從而提升電池電化 學(xué)性能。
（3）更優(yōu)的熱力學(xué)穩(wěn)定性：LiFSI 電解液與 SEI 膜的兩種主要成分有很好的相 容性， 只會(huì)在 160 ℃時(shí)與其部分成分發(fā)生置換反應(yīng)。
因此，雖然目前 LiFSI 由于制備困難、成本高昂（其目前價(jià)格近 50 萬元/噸，約 為 LiPF6價(jià)格的五倍）等原因只能作為副鹽添入 LiPF6中，但在未來 LiFSI 可能 成為改善 LiPF6 缺陷的最佳替代品，符合高性能電解液的發(fā)展趨勢(shì)。
經(jīng)過近十年快速發(fā)展，目前液態(tài)鋰離子電池已經(jīng)成為全球車用動(dòng)力電池首選，并 在成本和能量密度上實(shí)現(xiàn)了大幅度改善，十年來能量密度提升了近 3 倍，價(jià)格下 降了 85%，達(dá)到了目前能效和經(jīng)濟(jì)性的最佳狀態(tài)。在市場(chǎng)應(yīng)用方面，液態(tài)電池 是目前最具經(jīng)濟(jì)性的選擇，市面上電解液產(chǎn)品規(guī)?；慨a(chǎn)的程度之高可見一斑。
2.3.2、固態(tài)電解質(zhì)：實(shí)現(xiàn)超高能量密度鋰電池的必經(jīng)之路
依靠現(xiàn)有液態(tài)鋰電池體系，2025 年后電池能量密度難以達(dá)到國家要求的 400Wh/kg 以上，更不用說 2030 年達(dá)到 500Wh/kg 了。近年來電動(dòng)汽車自燃事 故頻發(fā)，其主要原因也是液態(tài)電解質(zhì)過熱被點(diǎn)燃，最終導(dǎo)致電池起火。因此，開 發(fā)高效的固態(tài)電解質(zhì)是超安全、超高能量密度鋰電池的必經(jīng)之路。
固態(tài)電解質(zhì)的工作電壓能夠達(dá)到 5V，而電解液只能在 4V 上下徘徊，這之間就是 理論最大 20%的差異。電壓上限的突破是固態(tài)電池能量密度大幅提升的基礎(chǔ)， 固態(tài)電解質(zhì)“濃縮”之后取代電解液和隔膜、可與金屬鋰負(fù)極結(jié)合提升鋰容量， 實(shí)現(xiàn)理論上重量能量密度的 500Wh/kg，體積能量密度最大 1000Wh/L，循環(huán)壽 命更長（＞5000 次），最終達(dá)到 1000km 起步續(xù)航水平。
搶占下一代電池技術(shù)高地刻不容緩，車企電池廠加快固態(tài)電池布局
早在 2018 年 6 月，大眾與 QS 就宣布成立合資公司 QSV Operations LLC，雙 方各持股 50%，期望實(shí)現(xiàn) QS 固態(tài)電池的商業(yè)化生產(chǎn)，預(yù)計(jì) 2025 年量產(chǎn)。
2019 年一眾電池廠如國軒高科、清陶新能源、贛鋒鋰業(yè)就建立了半固態(tài)電池小 規(guī)模的試生產(chǎn)線。
2020 年 12 月蜂巢能源在電池日上對(duì)外發(fā)布了一款匹配無鈷正極的“自愈合阻 燃果凍電池”，電池內(nèi)引入低比例的固態(tài)電解質(zhì)，目前量產(chǎn)推進(jìn)已取得一定成果。
2021 年 1 月 9 日，蔚來在 Nio Day 上公布電池包載能量 150kWh 的固態(tài)電池， 能量密度可達(dá) 360kWh/kg，續(xù)航超過 1000km，并宣稱將于 2022 年量產(chǎn)。
2021 年 3 月 15 日，大眾汽車在其首屆“Power Day”上表示，未來汽車動(dòng)力 電池的終極形態(tài)將是固態(tài)電池。
2021 年 4 月 9 日，贛鋒鋰業(yè)宣布擬投資 22 億元建設(shè)高比能固態(tài)電池超薄鋰負(fù) 極材料項(xiàng)目。
2021 年 4 月 14 日，蜂巢能源與中科院共建固態(tài)電池技術(shù)研究中心，28 日公司 與安徽馬鞍山市簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，將投資 110 億元建設(shè)動(dòng)力電池電芯及 PACK 生產(chǎn)研發(fā)基地，規(guī)劃年產(chǎn)能 28GWh。
車企、電池廠商以及原材料供應(yīng)商、科研機(jī)構(gòu)等，紛紛下場(chǎng)開始布局固態(tài)電池市 場(chǎng)和技術(shù)領(lǐng)域，固態(tài)電池的大幕已經(jīng)開啟。
2.3.3、技術(shù)+成本雙重制約，固態(tài)電解質(zhì)量產(chǎn)仍需時(shí)間
不管是高?？蒲性哼€是主流電池企業(yè)，對(duì)于固態(tài)電池的理論研究仍處于初級(jí)階 段，固態(tài)電解質(zhì)距離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還有三大技術(shù)難關(guān)需要攻克：
（1）金屬枝晶問題。不均勻沉積的鋰枝晶會(huì)刺穿固體電解質(zhì)層，進(jìn)而造成電池 短路。
（2）界面穩(wěn)定性問題。電極/電解質(zhì)界面處的組成和結(jié)構(gòu)與材料體相有較大差別， 離子阻塞或電子導(dǎo)電的界面產(chǎn)物會(huì)對(duì)固態(tài)電池的性能產(chǎn)生不利影響。
（3）物理接觸問題。固態(tài)電池體系最大的缺點(diǎn)就是離子的傳輸強(qiáng)烈依賴于固體 顆粒的致密接觸。而這些點(diǎn)接觸對(duì)電化學(xué)循環(huán)過程中產(chǎn)生的應(yīng)力非常敏感，應(yīng)力 會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，引起界面接觸不良。
從工藝成本上看，固態(tài)電解質(zhì)從合成到致密化再到集成各個(gè)環(huán)節(jié)仍處于研發(fā)初 期，規(guī)?；慨a(chǎn)耗費(fèi)巨大。
（1）合成
固相法是合成無機(jī)固體電解質(zhì)最常用的方法，但其需要高溫，耗能較大，而且高 溫下鋰鹽揮發(fā)嚴(yán)重，且材料與坩堝之間可能會(huì)有副反應(yīng)。
機(jī)械化學(xué)法可用來合成無定形和玻璃陶瓷材料。盡管機(jī)械球磨法在工業(yè)上已經(jīng)有 應(yīng)用，但其規(guī)?；瘧?yīng)用時(shí)的安全性和能量消耗還存在爭(zhēng)議，過程參數(shù)與產(chǎn)品性能 之間的關(guān)系仍然只是經(jīng)驗(yàn)性的。
（2）致密化
固態(tài)電解質(zhì)粉末需要處理成高深寬比的膜或片，通過煅燒母胚、干粉熱壓或冷壓， 完成電解質(zhì)粉末的致密化，獲得特定的微結(jié)構(gòu)。軟的材料如硫化物和硼氫化物在 這方面有優(yōu)勢(shì)，其可以在低溫下完成致密化過程。放電等離子體燒結(jié)也是一種潛 在的方法，其可以對(duì)材料的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確控制，但其成本仍過高。
（3）集成
薄膜法是目前唯一能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化制備完整固態(tài)電池的方法。盡管其能夠?qū)崿F(xiàn)高 致密度和良好的界面接觸，但是在規(guī)?；苽浯笕萘抗虘B(tài)電池時(shí)仍然面臨成本高 昂的問題。
在技術(shù)和成本雙重制約下，我們預(yù)計(jì)固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室走向批量產(chǎn)業(yè)化還需 5-10 年時(shí)間，其發(fā)展路徑是：電解質(zhì)從液態(tài)、半固態(tài)（凝膠）、固液混合到固 態(tài)，最后到全固態(tài)。
2.4、 隔膜：濕法、干法可擁有各自應(yīng)用場(chǎng)景
鋰電池中隔膜的作用是隔離正負(fù)極、防止短路、吸收電解液、導(dǎo)通鋰離子，并阻 隔電子，成本占動(dòng)力電池組總成本的 7%，其性能直接影響電池的壽命、容量和 安全性。
對(duì)于高性能的鋰電隔膜，一般有以下要求：孔徑分布均勻，能有效阻止活性物質(zhì) 的穿梭流失；對(duì)電解液有一定的親和性且在電解液中保持界面穩(wěn)定；有較好的機(jī) 械強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度和穿刺強(qiáng)度)；具有良好的熱穩(wěn)定性。
2.4.1、技術(shù)難+成本高+性能優(yōu)，濕法涂覆主導(dǎo)三元市場(chǎng)
根據(jù)隔膜微孔的成孔機(jī)理不同，市場(chǎng)上主流的鋰電池隔膜生產(chǎn)工藝主要分為干法 (熔融拉伸工藝)和濕法(熱致相分離工藝)兩大類。國內(nèi)動(dòng)力和儲(chǔ)能電池主要采用 PP 隔膜，3C 電池主要采用 PE 隔膜。
濕法工藝技術(shù)壁壘高，流程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，投資大。干法是將聚烯烴樹脂熔 融、擠壓、吹膜制成結(jié)晶性聚合物薄膜，經(jīng)過結(jié)晶化處理、退火后，得到高度取 向的多層結(jié)構(gòu)，在高溫下進(jìn)一步拉伸定型，其工藝相對(duì)簡單、附加值高。而對(duì)于 濕法技術(shù)，其核心在于漿料配方，漿料在隔膜涂覆中成本占比也較大為 65%， 完成配比后還需要經(jīng)過雙向拉伸以及二次收卷等復(fù)雜工藝，對(duì)于設(shè)備和精度要求 高，前期投資巨大。
濕法涂覆隔膜綜合性能更優(yōu)良。相較于采用干法工藝的產(chǎn)品，濕法隔膜具有更好 的孔隙結(jié)構(gòu)一致性、更強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度和抗穿刺強(qiáng)度等優(yōu)勢(shì)，并且厚度更薄、更均 勻。當(dāng)鋰電池溫度逐漸升高，超過聚烯烴隔膜的使用溫度，隔膜會(huì)依次經(jīng)過收縮、 閉孔、熔融 3 個(gè)階段。濕法隔膜采用表面涂覆無機(jī)材料、耐熱高分子材料或兩者 配合物的方法進(jìn)行表面改性，使隔膜在達(dá)到聚烯烴軟化溫度后仍保持原有形狀， 防止短路現(xiàn)象發(fā)生，提升電池安全性。
恩捷股份的濕法雙拉成型技術(shù)，就是對(duì)隔膜縱向預(yù)拉伸后再雙向拉伸擴(kuò)孔，接著 采用納米氧化鋁與水合氧化鋁的漿料對(duì) PE 微孔膜進(jìn)行涂覆，從而提高了隔膜在 高溫下的尺寸穩(wěn)定性。得到的隔膜厚度為 15pm，透氣率為 175s/100mL，在 120℃條件下可以保持 1h 的收縮率小于 1.5%。
2.4.2、干法具成本優(yōu)勢(shì)，受益磷酸鐵鋰需求回暖
濕法隔膜在重視能量密度的三元電池領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而干法隔膜主要應(yīng)用于大型 磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰電池中，近兩年，國內(nèi)電動(dòng)兩輪車、商用車、儲(chǔ)能等下游市場(chǎng)的 鋰電需求快速增長，磷酸鐵鋰電池復(fù)蘇，占比提升，帶動(dòng)了干法隔膜出貨量的顯 著增加。
相較于濕法隔膜，干法隔膜抗穿刺強(qiáng)度較高，工序簡單，污染小，固定資產(chǎn)投入 比濕法小，綜合成本較低。因此，在對(duì)成本要求低、能量密度要求低（如儲(chǔ)能領(lǐng) 域）、對(duì)倍率性能要求高（例如混動(dòng)車型）的電池中應(yīng)用更為廣泛，隨著磷酸鐵 鋰電池需求回暖和儲(chǔ)能市場(chǎng)的強(qiáng)勁增長，干法隔膜的需求有望持續(xù)增長。
2.4.3、固態(tài)電池技術(shù)成熟后會(huì)不可避免地沖擊隔膜產(chǎn)業(yè)
在全固態(tài)電池中，正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液這四大原材料，將變成正 極材料、負(fù)極材料、固態(tài)電解質(zhì)三大原材料。固態(tài)電解質(zhì)將全面替代電解液與隔 膜，有望縮短正負(fù)極之間的距離，大大降低電池厚度。而全固態(tài)電解質(zhì)也將避免 高電壓充能時(shí)發(fā)生的電解液氧化現(xiàn)象，更易提升電池的能量密度， 簡化封裝， 最終全面改變動(dòng)力電池行業(yè)的格局。
固態(tài)電池技術(shù)的開發(fā)目前仍處于早期階段：成本高、產(chǎn)量小、關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)突破較慢， 距離真正的全面商業(yè)化還相去甚遠(yuǎn)。目前固態(tài)電池行業(yè)國際公認(rèn)技術(shù)領(lǐng)先的豐田 集團(tuán)正大力投入的固態(tài)電池技術(shù)，預(yù)計(jì)最早也需等到 2024 年才能實(shí)裝到量產(chǎn)汽 車上。
隔膜行業(yè)本身還有工藝突破帶來改變的可能性，因此，我們認(rèn)為現(xiàn)有的液態(tài)鋰離 子電池及其升級(jí)改進(jìn)仍是未來 5-10 年的主要技術(shù)路線，但是更遠(yuǎn)的 10-20 年后， 固態(tài)電池技術(shù)慢慢成熟，會(huì)不可避免地對(duì)隔膜及電解液行業(yè)造成沖擊。
2.5、 前驅(qū)體：決定正極材料性能的關(guān)鍵材料
2.5.1、三元正極 60%的技術(shù)含量在于前驅(qū)體工藝
前驅(qū)體對(duì)三元材料的生產(chǎn)至關(guān)重要，三元正極 60%的技術(shù)含量在于前驅(qū)體工藝， 前驅(qū)體的品質(zhì)(形貌、粒徑、粒徑分布、比表面積、雜質(zhì)含量、振實(shí)密度等)直接 決定了最后燒結(jié)的正極產(chǎn)物的理化指標(biāo)。
NCM 和 NCA 前驅(qū)體的制備以硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳、氫氧化鈉（鋁）為原料， 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在氨水和堿溶液中發(fā)生鹽堿中和反應(yīng)，得到鎳鈷錳（鋁）氫氧化 物沉淀。
前驅(qū)體制備工藝流程復(fù)雜，技術(shù)壁壘高，需要控制的工藝參數(shù)有：溫度、氣氛、 PH、鹽和堿的濃度、氨水濃度、鹽溶液和堿溶液加入反應(yīng)缸的速率等。整個(gè)制 備過程可分為攪拌、過濾洗滌和干燥三個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備參數(shù)及工序調(diào)控的 細(xì)節(jié)都關(guān)乎最終成品的優(yōu)劣。
攪拌設(shè)備：用攪拌罐和反應(yīng)釜，是反應(yīng)的發(fā)生裝置。
過濾洗滌設(shè)備：常用設(shè)備有吸濾機(jī)、壓濾機(jī)、葉濾機(jī)。在過濾洗滌過程中，需注 意控制洗滌用水的雜質(zhì)含量、硫酸根或氯根的含量、還有鈉含量。
干燥設(shè)備：有轉(zhuǎn)筒式熱風(fēng)循環(huán)烘箱和盤式連續(xù)干燥器，關(guān)鍵控制點(diǎn)為干燥時(shí)間、 溫度、以及干燥氣氛。
三元前驅(qū)體是技術(shù)密集型行業(yè)，從原料提純、參數(shù)調(diào)控、設(shè)備調(diào)試、產(chǎn)能釋放到 客戶認(rèn)證整個(gè)周期長達(dá) 2 年以上，且上游企業(yè)與下游客戶的綁定程度較深，市場(chǎng) 競(jìng)爭(zhēng)激烈。因此，頭部三元前驅(qū)體企業(yè)有望借助產(chǎn)能規(guī)模和成本優(yōu)勢(shì)，繼續(xù)保持 領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)占比。
2.5.2、未來前驅(qū)體向著高鎳化、單晶化、新工藝方向發(fā)展
目前國際主流的三元前驅(qū)體生產(chǎn)采用的是共沉淀工藝。氫氧化物共沉淀法是將 NaOH 作為沉淀劑，氨水作為絡(luò)合劑的一種共沉淀工藝方法，可生產(chǎn)處高密度的 球形氫氧化物前驅(qū)體，其優(yōu)點(diǎn)是工藝操作簡單，易控制前驅(qū)體的粒徑、比表面積、 形貌和振實(shí)密度等等。碳酸鹽共沉淀工藝成本較低，即使不使用絡(luò)合劑也可以生 產(chǎn)出球形度很好的顆粒，但其工藝穩(wěn)定性較差，雜質(zhì)(Na 和 S)含量相對(duì)較高。
三元前驅(qū)體具有高度定制化特點(diǎn)，只有擁有成熟工藝體系的企業(yè)才能獲得客戶認(rèn) 可。隨著三元材料向單晶、高鎳、新型結(jié)構(gòu)方向發(fā)展，前驅(qū)體生產(chǎn)也不斷向高鎳 化、單晶化、生產(chǎn)工藝智能化發(fā)展，因此掌握核心技術(shù)的龍頭企業(yè)有望持續(xù)保持 領(lǐng)先地位。
高鎳化：隨著新能源車補(bǔ)貼的持續(xù)退坡，動(dòng)力電池市場(chǎng)也將重新洗牌，促進(jìn)鋰電 池朝著高能量密度進(jìn)發(fā)，近年來我國三元電池裝機(jī)量穩(wěn)步上升，高鎳化勢(shì)不可擋。 我們認(rèn)為后續(xù)正極材料將會(huì)以 NCM811 及 NCA 為主流發(fā)展方向。而高鎳正極 材料的發(fā)展離不開三元前驅(qū)體的推動(dòng)，因此，前驅(qū)體行業(yè)也向著高鎳化的方向進(jìn) 發(fā)。
單晶化：目前三元材料多為細(xì)小晶粒（直徑幾百 nm）團(tuán)聚成的二次球形多晶顆 粒（直徑幾 μm 到幾十 μm），多晶三元材料由于顆粒內(nèi)部存在應(yīng)力導(dǎo)致材料循 環(huán)過程中易開裂，而存在循環(huán)壽命短、熱穩(wěn)定性差的缺陷。單晶顆粒（粒徑通常 在 5μm 以下甚至納米級(jí)）相對(duì)于多晶顆粒，在輥壓時(shí)不會(huì)破碎，有效地提高了 材料的壓實(shí)密度，且單晶顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，能在長循環(huán)后保持原狀，提高安全 性能。
新型生產(chǎn)工藝開發(fā)：目前企業(yè)廣泛采用的連續(xù)法工藝具有工藝簡單、 產(chǎn)品穩(wěn)定 性好、產(chǎn)量高等優(yōu)勢(shì)，但是燒結(jié)時(shí)顆粒團(tuán)聚影響材料性能；間歇法也存在產(chǎn)品指 標(biāo)穩(wěn)定性較差，產(chǎn)能低，成本高等問題。
新型生產(chǎn)工藝的開發(fā)比如連續(xù)間斷法將會(huì)成為企業(yè)的重要護(hù)城河之一。連續(xù)間斷 工藝簡單、過程控制容易、產(chǎn)能高、生產(chǎn)成本低、更適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。生 產(chǎn)出的前驅(qū)體粒度分布窄、產(chǎn)品一致性和穩(wěn)定性好，徑距可低至 0.7。
資源是下一階段競(jìng)爭(zhēng)要素。當(dāng)前的技術(shù)超額收益依賴于產(chǎn)品、技術(shù)的不斷迭代， 但長期看資源才是材料制造最重要的競(jìng)爭(zhēng)要素。因此正極產(chǎn)業(yè)鏈一體化是必然趨 勢(shì)。一體化模式可以減少中間加工環(huán)節(jié)，減少結(jié)晶、干燥、運(yùn)輸?shù)瘸杀荆嵘?貨管理和品質(zhì)管理效率。
2.6、 電池結(jié)構(gòu)：國內(nèi)引領(lǐng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，系統(tǒng)能量密度再上臺(tái)階
動(dòng)力電池 Pack 主要由電芯、模組硬件、電池包硬件構(gòu)成。據(jù)我們的動(dòng)力電池 Pack 成本構(gòu)成模型可見，電芯硬件在成本構(gòu)成中占比約不到 5%，模組硬件占 比約 13-16%，因此可以通過整合精裝電芯、模組硬件來達(dá)到降低成本的目的。
2.6.1、寧德時(shí)代 CTP、CTC 技術(shù)
2019年9月，在德國法蘭克福國際車展上，寧德時(shí)代推出了全新的CTP方案（Cell To Pack），改變了原有的電芯-模組-電池包結(jié)構(gòu)，電芯直接集成到電池包。相 比于傳統(tǒng)電池包，CTP 可以使空間利用率提升 15%-20%，零件數(shù)量減少 40%， 能量密度提升 10%-15%。
CTP 技術(shù)是將一個(gè)大的模塊通過若干個(gè)塑料散熱片分割成小空間，這些塑料散 熱片可以像電腦硬盤一樣插入小空間。每個(gè)電池的側(cè)面還貼有一個(gè)導(dǎo)熱硅膠墊 片，并且在電池寬度方向的散熱板上有一個(gè)冷卻通道，可以直接與外部冷卻管路 連接，可減少大約 40%來自模塊之間連接線束、側(cè)板、底板等的部件。
寧德時(shí)代 CTC 技術(shù)
2019年9月，在德國法蘭克福國際車展上，寧德時(shí)代推出了全新的CTP方案（Cell To Pack），改變了原有的電芯-模組-電池包結(jié)構(gòu)，電芯直接集成到電池包。與 傳統(tǒng)電池包比較而言，CTP 提升 15%-20%的空間利用率，減少 40%的零件數(shù) 量，，提升 10%-15%的能量密度，從而有效降低成本。
寧德時(shí)代董事長曾毓群表示：CTC 技術(shù)將使新能源汽車成本可以直接和燃油車 競(jìng)爭(zhēng)，乘坐空間更大，底盤通過性變好。在續(xù)航方面，由于省去了鑄件的電池包， CTC 技術(shù)可最大程度降低電池包重量和空間，從而可使電動(dòng)汽車的續(xù)航里程至 少可以達(dá)到 800~1000km，能量密度進(jìn)一步提升到 350Wh/kg 以上。
2.6.2、比亞迪刀片電池技術(shù)
2020 年 1 月 11 日，比亞迪推出刀片電池技術(shù)，使電池“長”和“薄”的形狀 與刀片類似，這種電池與目前的方殼電池相比，高度沒有變化，厚度比軟殼電池 略厚，長度由 435mm 增加到 2500mm。刀片電池技術(shù)具有電池組內(nèi)裝空間相 對(duì)較高、背包質(zhì)量相對(duì)小、背包能量密度高、啟動(dòng)放熱溫度高溫升慢、產(chǎn)熱少、 不釋氧等優(yōu)點(diǎn)。
此外， 葉片電池變長變薄，其表面積增加，整體散熱更好。電池的短路電路相 對(duì)較長，產(chǎn)生的熱量較少，結(jié)合比亞迪的綜合高溫“陶瓷電池”技術(shù)，刀片電池 的安全性得到了極大提高，所以刀片電池的性能是非常完美的，首次搭載該刀片 電池的“比亞迪漢 EV”車型自去年 7 月上市以來銷量喜人。
2.6.3、國軒高科 JTM 集成技術(shù)
JTM 即 Jelly Roll to Module，直接用卷芯放在模組里面，一次完成制作。JTM 技術(shù)可以使單體到模組成組效率超過 90%，使用磷酸鐵鋰材料體系，模組能量 密度可以接近 200Wh/Kg，系統(tǒng) 180Wh/Kg，達(dá)到高鎳三元水平，且模組成本僅 相當(dāng)于鉛酸電池水平。
JTM 集成后的電池形式與比亞迪刀片電池高度相似。JTM 通過卷繞工藝制作出 電芯，再通過導(dǎo)電組件相連，串聯(lián)放置于鋁殼中組成一個(gè)大電池，大電池帶有單 獨(dú)的極耳，可以直接用于成組。JTM 技術(shù)讓電池單體之間幾乎沒有了多余連接 件，可以提高電池的體積比能量密度。
相對(duì)于刀片電池和 CTP，JTM 的最大亮點(diǎn)在于可以推動(dòng)模組實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，以此 可以充分發(fā)揮磷酸鐵鋰電池的高殘余價(jià)值，通過將模組標(biāo)準(zhǔn)化之后更好的發(fā)揮梯 次利用的價(jià)值，可用于儲(chǔ)能、低速電動(dòng)車等領(lǐng)域。
2.6.4、蜂巢能源疊片電池工藝
蜂巢能源的疊片工藝幾乎可以鋪滿空隙，從而給電池帶來更高的能量密度，非常 適用于大電芯的量產(chǎn)化，疊片工藝相較于卷繞工藝有如下優(yōu)勢(shì)：
能量密度：疊片結(jié)構(gòu)充分利用邊角空間，能量密度高出約 5%。
安全性：卷繞電池絕緣結(jié)構(gòu)更復(fù)雜危險(xiǎn)，排氣壓力方面：疊片 13-20kPa＞卷繞 2-3kPa。
穩(wěn)定性：疊片工藝尺寸更穩(wěn)定，卷繞工藝變形、膨脹方面程度更嚴(yán)重。
循環(huán)壽命：EOL 后，疊片工藝相比卷繞工藝電芯變形、膨脹程度較輕，循環(huán)壽 命提升 10%。
當(dāng)制作 500mm 大電芯時(shí)，0.6s/pcs 的疊片效率與卷繞效率相似。隨著電芯尺 寸的增大，疊片的優(yōu)勢(shì)會(huì)越來越明顯。蜂巢能源第一代疊片技術(shù)可以實(shí)現(xiàn) 0.6 秒 /片的疊片速度，第二代時(shí)速度提升到 0.45 秒/片，第三代時(shí)再加快到 0.125 秒/ 片。
2.6.5、中國企業(yè)的電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新能力引領(lǐng)全球
近年來由于電池安全問題的限制，三元電池比能量難以大幅度增長。因此，行業(yè) 轉(zhuǎn)向了電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。自 2019 年起，中國企業(yè)發(fā)揮電芯制造優(yōu)勢(shì)，厚積薄發(fā)， 電池結(jié)構(gòu)從 355 模組和 590 模組，發(fā)展到寧德時(shí)代的 CTP/CTC、比亞迪的刀片 電池、國軒高科 JTM 以及蜂巢能源的疊片工藝等。
這些創(chuàng)新電池結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)比能量和體積存儲(chǔ)效率都有明顯提升，使得原先磷酸鐵 鋰電池難以應(yīng)用到轎車上的問題基本得到解決，甚至可以做到 600 公里，超越 了大眾的 VDA、MEB 電芯尺寸標(biāo)準(zhǔn)，在電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，我國企業(yè)走在了國 際前沿。
3、 鋰電漲價(jià)與博弈：新均衡，新成長
3.1、 復(fù)盤比較：歷史上游漲價(jià)原因分析
3.1.1、需求：補(bǔ)貼政策的起伏導(dǎo)致結(jié)構(gòu)化的需求
補(bǔ)貼是此前新能源需求拉升及上游漲價(jià)的重要因素
從 2009 年開始實(shí)行的補(bǔ)貼政策是國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)起步發(fā)展的主要助推力。 經(jīng)過近 10 年的演變，補(bǔ)貼政策也經(jīng)歷了三個(gè)不同的階段：
第一階段（2009 年—2012 年）：試點(diǎn)推廣（公共服務(wù)領(lǐng)域 25 個(gè)試點(diǎn)城市 + 私 人購買 6 個(gè)試點(diǎn)城市），私有購買和公共服務(wù)分開補(bǔ)貼，補(bǔ)貼金額高，技術(shù)條件 要求低，首次提出減免車船稅。
第二階段（2013 年—2016 年）：補(bǔ)貼范圍擴(kuò)大至全國，提出補(bǔ)貼退坡機(jī)制，油 電混合動(dòng)力汽車不再享有補(bǔ)貼優(yōu)惠，提出免征購置稅，車輛根據(jù)性能高低分段補(bǔ) 貼。2016 年建立了新的補(bǔ)貼車型目錄，政策要求破除地方保護(hù)，嚴(yán)查騙補(bǔ)行為。 新能源車銷量在此階段高速增長。
第三階段（2017 年—現(xiàn)在）：技術(shù)條件要求更高、更細(xì)，車輛安裝監(jiān)控設(shè)備， 非個(gè)人用戶需滿足規(guī)定行駛里程方可獲得補(bǔ)貼。2017 年起地方補(bǔ)貼不超過國補(bǔ) 的一半。
（1）總體上看：補(bǔ)貼政策是產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的重要推動(dòng)因素，且中長期看退坡也是必然趨勢(shì)，但是在特定時(shí)點(diǎn)退坡政策確實(shí)會(huì)引發(fā)整體需求的下降，尤其會(huì)影響未來對(duì)預(yù)期的判斷。
新能源車補(bǔ)貼、發(fā)展及退坡的路徑原理：先補(bǔ)貼 to G/B 客車等，待滲透率提升 起來，提前補(bǔ)貼退坡；同步對(duì)乘用車補(bǔ)貼，但是乘用車 to C 端滲透率提升相對(duì) 較緩，補(bǔ)貼退坡稍遲。2018 年新能源乘用車補(bǔ)貼退坡幅度增大，因?yàn)槌擞密囦N 量占比較大，導(dǎo)致了市場(chǎng)對(duì) 2019 年及未來整體新能源需求呈現(xiàn)悲觀態(tài)度，不利 于上游價(jià)格維持。
在 2018 年補(bǔ)貼下降的情況下，整體銷量依然保持增長，但結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了分化， 乘用車銷量 105.3 萬輛，同比+84%；商用車銷量 19.6 萬輛，同比基本沒有增長， 隨后的 2019-20 年商用車銷量出現(xiàn)了同比下降。
1、補(bǔ)貼退坡：續(xù)駛里程不足 300 公里的純電動(dòng)乘用車補(bǔ)貼減少 1~2.1 萬元；插 電混動(dòng)乘用車補(bǔ)貼減少 0.2 萬元；純電動(dòng)客車補(bǔ)貼減少 3~12 萬元；插電混動(dòng)客 車補(bǔ)貼減少 3~12 萬元；專用車補(bǔ)貼上限減少 5 萬元；燃料電池汽車補(bǔ)貼不變。
2、技術(shù)條件提高：純電動(dòng)乘用車?yán)m(xù)駛里程門檻值從 100 公里提升至 150 公里， 動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度最低要求從 90Wh/kg 提高至 105Wh/kg；新能源汽車能 耗要求、節(jié)油水平也有所提高；
3、鼓勵(lì)購買高性能乘用車：純電動(dòng)乘用車?yán)m(xù)駛里程超過 300 公里，補(bǔ)貼金額比 2017 年提高 0.1~0.6 萬元；動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度超過 160 Wh/kg 可獲得 1.2 倍的補(bǔ)貼；電耗優(yōu)于門檻值 25%以上能獲得 1.1 倍補(bǔ)貼。
2019-2020 年繼續(xù)退補(bǔ)，補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)在 2016 年基礎(chǔ)上下降 40%。而 2021 年早已 進(jìn)入補(bǔ)貼影響弱化時(shí)期，國補(bǔ)將在 2023 年完全退坡，2021 年單車退補(bǔ)金額僅 0.3-0.4 萬元，對(duì)于產(chǎn)業(yè)鏈影響也大幅減弱。在市場(chǎng)化驅(qū)動(dòng)階段：用戶體驗(yàn)、性 價(jià)比則是更為關(guān)鍵的指標(biāo)因素。
（2）結(jié)構(gòu)上看：2017 年之前，由于補(bǔ)貼政策催化以及磷酸鐵鋰技術(shù)相對(duì)成熟， 磷酸鐵鋰應(yīng)用快速放量。2017 年后，新的補(bǔ)貼政策針對(duì)純電動(dòng)車新增了能量密 度的規(guī)定，純電動(dòng)乘用車動(dòng)力電池系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度不低于 90Wh/kg，對(duì)高 于 120Wh/kg 的按 1.1 倍給予補(bǔ)貼；2018 年又推出了更嚴(yán)格的純電動(dòng)汽車補(bǔ)貼 政策，2018 年新的補(bǔ)貼政策為：單車補(bǔ)貼金額 = 里程補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn) × 電池系統(tǒng) 能量密度調(diào)整系數(shù) × 車輛能耗調(diào)整系數(shù)，能量密度分為四檔劃分不同的能量密 度調(diào)整系數(shù)，推動(dòng)了三元?jiǎng)恿﹄姵氐呐d起，導(dǎo)致了磷酸鐵鋰受到一定擠壓。
與傳統(tǒng)燃油車相比，新能源汽車在續(xù)航里程、價(jià)格、充電設(shè)施等方面相對(duì)弱勢(shì)。 近年來，在政策調(diào)控下，上述差距逐步縮小。從政策導(dǎo)向及行業(yè)發(fā)展階段來看， 整車?yán)m(xù)航里程/電池能量密度的提升以及成本的下降仍然是整個(gè)行業(yè)最重要的發(fā) 展趨勢(shì)之一。
我們梳理了新能源汽車推薦目錄（2017 年第 8 批-2018 年第 5 批），新發(fā)布車 型和變更擴(kuò)展車型中，純電動(dòng)乘用車?yán)m(xù)航里程的均值和中位數(shù)總體表現(xiàn)出提升趨 勢(shì)，2017 年第 8 批-2018 年第 5 批，均值由 199km 提升至 277km，中位數(shù)由 155km 提升至 270km；純電動(dòng)乘用車電池系統(tǒng)能量密度也表現(xiàn)出增長趨勢(shì)，均 值由 123Wh/kg 提升至 133Wh/kg，中位數(shù)由 126Wh/kg 提升至 135Wh/kg。
在補(bǔ)貼政策的導(dǎo)向下，技術(shù)路線向高能量密度偏移，由于三元電池的高能量密度 的特點(diǎn)，受到了下游車廠的偏好。2017 年-2019 年，三元材料開啟了擴(kuò)產(chǎn)潮， 產(chǎn)量高速增長，在此期間磷酸鐵鋰材料幾乎沒有增量。
而 2020 年開始，政策開始傾向兼顧能量密度和安全性，同時(shí)磷酸鐵鋰刀片電池、 CTP 技術(shù)推動(dòng)綜合成本快速下降，包括海外汽車也開始逐步接受磷酸鐵鋰電池； 長期看也有碳中和下，儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景的加持，故磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)迎來向上周期。
3.1.2、價(jià)格層面：迎合結(jié)構(gòu)性需求，政策技術(shù)變化快
（1）根據(jù)鋰鹽的歷史價(jià)格，可以看出中國鋰鹽在 2015 年之前處于供需平衡狀 態(tài)，碳酸鋰和氫氧化鋰的價(jià)格主要在 4 萬元/噸上下波動(dòng)，整體變化不大。2015 年起，隨著中國新能源汽車的快速發(fā)展，國內(nèi)鋰鹽市場(chǎng)供小于求，鋰鹽價(jià)格大幅 快速上漲。2016 年電池級(jí)碳酸鋰的價(jià)格漲至近 18 萬元/噸。
（2）2017-18 年，政策和技術(shù)方向開始逐步三元材料傾斜，對(duì)氫氧化鋰的快速 拉動(dòng)，氫氧化鋰的價(jià)格維持在 16 萬元/噸，硫酸鈷的漲價(jià)也是始于 2017 年初， 在 2018 年達(dá)到頂峰。
而從總體上看，2018 年的補(bǔ)貼快速退坡使各類金屬鹽價(jià)格發(fā)生大跌。
價(jià)格快速上漲最基本且核心的原因在于供不應(yīng)求。
（1）2015 年新能源車銷量 33 萬輛，同比高速增長 3 倍多，上游鋰資源出現(xiàn)了 短暫的實(shí)質(zhì)性短缺，而后是供給釋放不及需求引起的供需錯(cuò)配。對(duì)鋰供需情況進(jìn) 行分析，產(chǎn)能規(guī)劃遠(yuǎn)大于需求，而 2017-18 年產(chǎn)能規(guī)劃釋放不及預(yù)期，鋰價(jià)格 迎來又一波上漲，2019-20 年供需緩解。
（2）三元?jiǎng)恿﹄姵胤帕亢?，鈷的供需缺口?2018 年開始一直存在，但是隨著 技術(shù)路線向高鎳低鈷、無鈷化電池發(fā)展，鈷的需求預(yù)期下降。
3.1.3、利潤影響：利潤向上游轉(zhuǎn)移，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈盈利承壓
盈利情況與價(jià)格走勢(shì)基本一致。分環(huán)節(jié)來看，上游資源、正極材料、電解液這些 價(jià)格波動(dòng)較大的環(huán)節(jié)，毛利率走勢(shì)基本與價(jià)格一致，而負(fù)極材料、隔膜價(jià)格平穩(wěn) 且逐漸降價(jià)，毛利率情況穩(wěn)定。動(dòng)力電池環(huán)節(jié)由于降本的下游應(yīng)用需要，毛利率 處于穩(wěn)步下降的趨勢(shì)。
動(dòng)力電池企業(yè)具有較強(qiáng)成本消化能力。以寧德時(shí)代為例，2017 年動(dòng)力電池系統(tǒng) 價(jià)格為 1.41 元/Wh，同比下降 32%，2014-2017 年年均復(fù)合降幅為 21.3%。2017 年，由于受到下游補(bǔ)貼退坡和上游漲價(jià)的雙重壓力，電池系統(tǒng)平均價(jià)格同比下降 32%，而毛利率僅下降 9.5pcts，電池價(jià)格降幅大于毛利率降幅。未來動(dòng)力電池降本趨緩，且下游市場(chǎng)化轉(zhuǎn)變不再依賴補(bǔ)貼，動(dòng)力電池企業(yè)面臨的成本壓力僅來 自于上游漲價(jià)，盈利壓力相對(duì)較輕。
供應(yīng)緊缺環(huán)節(jié)、盈利預(yù)期修復(fù)的公司將走出 alpha 行情。中游供需格局偏緊， 加工費(fèi)模式的環(huán)節(jié)價(jià)格傳導(dǎo)順暢，產(chǎn)業(yè)鏈利潤向上游轉(zhuǎn)移。根據(jù)各環(huán)節(jié)的供需測(cè) 算，我們認(rèn)為下半年六氟、VC 添加劑的供需緊缺有望緩解，銅箔、隔膜供需趨 緊，負(fù)極石墨化加工產(chǎn)能瓶頸，這些是有望盈利改善的環(huán)節(jié)。
對(duì)動(dòng)力電池環(huán)節(jié)盈利影響可控，邊際改善對(duì)沖漲價(jià)。同時(shí)，企業(yè)提前備貨，有望 通過低價(jià)原料緩沖漲價(jià)成本壓力。若不考慮材料庫存，上游漲價(jià)對(duì)動(dòng)力電池毛利 率的影響相較于年初僅約 3 pcts 。動(dòng)力電池廠商的以下邊際變化，可有效緩解 漲價(jià)的成本壓力：
1）CTP 等結(jié)構(gòu)精簡，
2）良率提升，
3）產(chǎn)能利用率提升，
4） 折舊前置等。
3.2、 此輪漲價(jià)：需求帶動(dòng)，磷酸鐵鋰回暖，高鎳提速
3.2.1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)顯著：磷酸鐵鋰周期向上，高鎳三元滲透加速
需求：磷酸鐵鋰占比在 2021 年初出現(xiàn)拐點(diǎn)上升，碳酸鋰價(jià)格領(lǐng)漲
從 2016 年到 2019 年動(dòng)力電池裝機(jī)數(shù)據(jù)來看，三元電池的份額越來越高，由 2016 年的 23%增長至 2019 年的 62%，而磷酸鐵鋰電池的裝機(jī)量占比由 72%降至 32%。主要原因在于：
（1）政策層面，補(bǔ)貼直接掛鉤續(xù)駛里程、能量密度等指標(biāo)，推動(dòng)了乘用車三元 化的趨勢(shì)；
（2）技術(shù)層面，三元電池能量密度的提升空間更大，從而使得整車?yán)m(xù)駛里程能 夠持續(xù)提升；
（3）成本層面，三元電池技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)成本下降，降本路徑更多，降本空間更 大。因此，三元電池的裝機(jī)量占比提升，而磷酸鐵鋰電池的裝機(jī)量占比下降。
2020 年動(dòng)力電池產(chǎn)量前低后高，2020 年二季度出現(xiàn)了減產(chǎn)的情況，之后逐月增 量，20Q4 高速增長，一直持續(xù)到 2021Q1。三元電池產(chǎn)量同比增長穩(wěn)健，主要 是磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量快速增長，2020 年 12 月同比增速達(dá)到 452%。
明星車型上市帶動(dòng)鐵鋰需求。磷酸鐵鋰裝機(jī)的大部分增量是從 2020 年下半年開 始，主要有三種明星車型帶動(dòng)：五菱宏光 MINI、特斯拉 Model 3 鐵鋰版、比亞 迪漢，預(yù)計(jì)還將有很多車型往鐵鋰路線轉(zhuǎn)。新能源汽車由政策拉動(dòng)向市場(chǎng)化轉(zhuǎn)變， 對(duì)補(bǔ)貼依賴度降低，因而 2021Q1 顯現(xiàn)出淡季不淡的態(tài)勢(shì)。
海外車企及國內(nèi)高端新車型青睞高鎳三元路線。展望下半年的新車型，國內(nèi)自主 車企、新勢(shì)力、合資車企均有新品上市，國際慕尼黑車展國際車企新車型集中亮 相，為下半年銷量提供了有力支撐；而在新車型中，高鎳三元路線受到了車企的 青睞。
新能源汽車需求旺盛帶動(dòng)了動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈公司的產(chǎn)量增長，2021 上半年鋰電 產(chǎn)業(yè)鏈公司均處于滿產(chǎn)狀態(tài)，部分環(huán)節(jié)例如電解液、六氟磷酸鋰等甚至出現(xiàn)了產(chǎn) 能緊張、供不應(yīng)求的情況。正極、負(fù)極、隔膜、電解液企業(yè)月度產(chǎn)量環(huán)比不斷增 長。
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