中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在全球雙碳背景下，新能源車(chē)進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)階段，滲透率迅速提升。電池作為提供動(dòng)力的核心部件，是新能源汽車(chē)的“心臟”，在整車(chē)成本中占比40%以上。電池技術(shù)的發(fā)展、性能的提升是決定新能源車(chē)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久發(fā)展的核心動(dòng)力，得新能源電池者得天下。
新能源電池行業(yè)將呈現(xiàn)“一大支柱，兩大應(yīng)用場(chǎng)景，多元化技術(shù)路線”的發(fā)展特征：
1、一大支柱是指：以磷酸鐵鋰、三元鋰電池等為代表的動(dòng)力電池將繼續(xù)作為產(chǎn)業(yè)第一大支柱，是未來(lái)5至10年新能源電池發(fā)展的“主力軍”。動(dòng)力電池已開(kāi)始加速商業(yè)化量產(chǎn)，2021年全球動(dòng)力電池累計(jì)裝機(jī)296.8GWh，同比實(shí)現(xiàn)翻倍式增長(zhǎng)，2025年裝機(jī)規(guī)模或超1000GWh，未來(lái)增量空間顯著。中國(guó)企業(yè)多年積累的技術(shù)和產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)凸顯，全球份額占比已占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。未來(lái)將持續(xù)發(fā)揮動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)、成本優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì)，完善產(chǎn)業(yè)在關(guān)鍵材料、制造設(shè)備、系統(tǒng)集成等各環(huán)節(jié)覆蓋，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池裝機(jī)量突破式增長(zhǎng)和全價(jià)值鏈跨越發(fā)展。并促進(jìn)固態(tài)等新電池技術(shù)興起，開(kāi)拓梯次回收利用等細(xì)分市場(chǎng)“新藍(lán)?！?。
2、兩大應(yīng)用場(chǎng)景是指：電池能源形式新發(fā)展將促進(jìn)新能源乘用和商用兩大應(yīng)用場(chǎng)景綜合拓展。一是基于動(dòng)力電池優(yōu)勢(shì)，加速落地新能源乘用場(chǎng)景；二是以氫燃料等新電池技術(shù)為切入點(diǎn)，豐富拓展新能源商用場(chǎng)景。氫燃料電池在功率密度、充氫效率等方面優(yōu)勢(shì)提升，適合商用遠(yuǎn)途場(chǎng)景，有助于擴(kuò)展新能源在商用貨車(chē)、客車(chē)、物流、叉車(chē)等領(lǐng)域應(yīng)用，提高商用車(chē)整體電動(dòng)化水平。未來(lái)氫電池將在國(guó)產(chǎn)化率提升、規(guī)模化降成本、氫能產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展作用下，加速步入商用化階段，到2025年氫燃料電池車(chē)保有量預(yù)計(jì)約達(dá)10萬(wàn)輛，2035年前保有量約達(dá)100萬(wàn)輛。
3、多元化技術(shù)路線是指：以固態(tài)、鈉離子、高鎳多元、鋁空氣等為代表的眾多新興電池技術(shù)，將豐富新能源電池市場(chǎng)發(fā)展的多元化戰(zhàn)略格局。一是發(fā)展各具特色、各顯優(yōu)勢(shì)的新型技術(shù)，延伸能量密度和通行里程上限，提高安全性和環(huán)境友好性，有助于新能源電池在不同適用場(chǎng)景應(yīng)用拓展。二是發(fā)展例如高鎳低鈷、無(wú)鈷、鈉離子等新技術(shù)，可減少對(duì)特定上游資源依賴(lài)，降低原料端對(duì)電池生產(chǎn)成本影響。近年來(lái)，鈉離子、固態(tài)電池等新型電池逐步投產(chǎn)，電池路線多元化是新能源時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)。
中國(guó)新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略明確：以動(dòng)力電池和燃料電池為重點(diǎn)，其他多元化電池技術(shù)綜合發(fā)展；涵蓋乘用、商用兩大領(lǐng)域；實(shí)現(xiàn)上游基礎(chǔ)設(shè)施和下游回收利用等全價(jià)值鏈環(huán)節(jié)覆蓋。未來(lái)，綜合提高電池技術(shù)研發(fā)能力、產(chǎn)能供應(yīng)保障能力、產(chǎn)業(yè)鏈制造綜合實(shí)力、回收循環(huán)綠色發(fā)展能力、加氫和充換電等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平，有利于進(jìn)一步促進(jìn)新能源電池行業(yè)高效健康發(fā)展。
正文
1 新能源時(shí)代到來(lái)，電池重要性凸顯
1.1 電池是新能源汽車(chē)的“心臟”
在全球“碳中和、碳達(dá)峰”的目標(biāo)之下，新能源汽車(chē)普及率不斷提升。2021年，新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)表現(xiàn)遠(yuǎn)超市場(chǎng)預(yù)期，2021年全年，全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量為650.14萬(wàn)輛 同比增長(zhǎng)108%。2021年全年，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成354.5萬(wàn)輛和352.1萬(wàn)輛，同比均增長(zhǎng)1.6倍。
展望未來(lái)，一是新能源乘用車(chē)滲透率將會(huì)不斷提升。預(yù)計(jì)到2025年，全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量約1800萬(wàn)輛，國(guó)內(nèi)新能源車(chē)銷(xiāo)量或達(dá)1000萬(wàn)輛級(jí)別；到2030年，全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量約在3000萬(wàn)輛規(guī)模。二是燃料電池汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化預(yù)期提前，2030至2035年，國(guó)內(nèi)氫燃料電池汽車(chē)保有量達(dá)到100萬(wàn)輛左右，商用車(chē)實(shí)現(xiàn)氫動(dòng)力轉(zhuǎn)型。全球新能源應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展已進(jìn)入快車(chē)道，未來(lái)技術(shù)突破持續(xù)推升大規(guī)模商用化落地，行業(yè)將呈現(xiàn)非線性爆發(fā)式發(fā)展趨勢(shì)。
電池作為新能源汽車(chē)的“心臟”，當(dāng)前動(dòng)力電池在新能源乘用整車(chē)成本中占比40%以上，電池技術(shù)的發(fā)展、性能的提升是決定新能源車(chē)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久發(fā)展的核心動(dòng)力。展望未來(lái)，一方面燃料電池技術(shù)突破式發(fā)展將會(huì)拓展新能源車(chē)商用領(lǐng)域應(yīng)用空間，豐富大型客車(chē)、物流車(chē)、重卡、牽引車(chē)、港口拖車(chē)等更多應(yīng)用場(chǎng)景。另一方面，隨著新能源乘用車(chē)市場(chǎng)滲透率逐步提升，動(dòng)力電池裝機(jī)規(guī)模增勢(shì)顯著，未來(lái)將持續(xù)爆發(fā)式增長(zhǎng)。
從裝機(jī)容量看，2021年全球動(dòng)力電池鋰電池累計(jì)裝機(jī)量296.8GWh，較2020年有翻倍式增長(zhǎng)，較2011年裝機(jī)總量相比更是實(shí)現(xiàn)了超越百倍增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2025年，全球汽車(chē)裝機(jī)規(guī)模約達(dá)1000GWh以上，僅中國(guó)汽車(chē)電池裝機(jī)量約達(dá)600GWh以上規(guī)模；到2030年，全球裝機(jī)規(guī)?；?qū)⑦_(dá)2000GWh以上，未來(lái)增量空間顯著。
從市場(chǎng)規(guī)模看，根據(jù)Research and Markets調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2020年全球裝機(jī)約136GWh，對(duì)應(yīng)全球鋰離子電池市場(chǎng)價(jià)值約為405億美元。2021年裝機(jī)總量對(duì)應(yīng)的鋰離子動(dòng)力電池全球市場(chǎng)規(guī)模約800億美元以上。預(yù)計(jì)到2025年，全球動(dòng)力電池市場(chǎng)規(guī)?；?qū)⑦_(dá)3000億美元水平。
1.2 新能源電池發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃
中國(guó)新能源電池發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃明確。技術(shù)發(fā)展路線方面，《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖2.0》將動(dòng)力電池和燃料電池作為未來(lái)新能源重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展技術(shù)：
動(dòng)力電池領(lǐng)域，將涵蓋能量型、能量功率兼顧型和功率型三大技術(shù)類(lèi)別，涵蓋乘用車(chē)和商用車(chē)兩大應(yīng)用領(lǐng)域，面向普及、商用、高端三類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池單體、系統(tǒng)集成、新體系動(dòng)力電池、關(guān)鍵材料、制造技術(shù)及關(guān)鍵裝備、測(cè)試評(píng)價(jià)、梯次利用及回收利用等產(chǎn)業(yè)鏈條全覆蓋。
燃料電池領(lǐng)域，將發(fā)展氫燃料電池商用車(chē)作為整個(gè)氫能燃料電池行業(yè)的突破口，以客車(chē)和城市物流車(chē)為切入領(lǐng)域，重點(diǎn)在可再生能源制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫豐富的區(qū)域推廣中大型客車(chē)、物流車(chē)，逐步推廣至載重量大、長(zhǎng)距離的中重卡、牽引車(chē)、港口拖車(chē)及乘用車(chē)等。2030-2035年，實(shí)現(xiàn)氫能及燃料電池汽車(chē)的大規(guī)模推廣應(yīng)用，燃料電池汽車(chē)保有量達(dá)到100萬(wàn)輛左右; 完全掌握燃料電池核心關(guān)鍵技術(shù)，建立完備的燃料電池材料、部件、系統(tǒng)的制備與生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈。
國(guó)務(wù)院《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》亦對(duì)新能源電池發(fā)展提出新戰(zhàn)略布局：
一是要提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力，實(shí)施電池技術(shù)突破行動(dòng)。開(kāi)展先進(jìn)模塊化動(dòng)力電池與燃料電池系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)，突破氫燃料電池等汽車(chē)應(yīng)用支撐技術(shù)瓶頸。開(kāi)展正負(fù)極材料、電解液、隔膜、膜電極等關(guān)鍵核心技術(shù)研究，加強(qiáng)高強(qiáng)度、輕量化、高安全、低成本、長(zhǎng)壽命的動(dòng)力電池和燃料電池系統(tǒng)短板技術(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。
二是要推動(dòng)動(dòng)力電池全價(jià)值鏈發(fā)展，建設(shè)動(dòng)力電池高效循環(huán)利用體系。立足新能源汽車(chē)可持續(xù)發(fā)展，落實(shí)生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度，加強(qiáng)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池溯源管理平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池全生命周期可追溯。支持動(dòng)力電池梯次產(chǎn)品在儲(chǔ)能、備能、充換電等領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用，加強(qiáng)余能檢測(cè)、殘值評(píng)估、重組利用、安全管理等技術(shù)研發(fā)。優(yōu)化再生利用產(chǎn)業(yè)布局，推動(dòng)報(bào)廢動(dòng)力電池有價(jià)元素高效提取，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)資源化、高值化、綠色化發(fā)展。
自2013年起，全球主要國(guó)家和地區(qū)紛紛制定本國(guó)和地區(qū)相應(yīng)的動(dòng)力電池規(guī)劃路線。目前，全球動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展百花齊放，各個(gè)技術(shù)路線均有涉及，包括鋰離子電池、氫燃料、固態(tài)電池和一些新電池技術(shù)等。各國(guó)電動(dòng)化的技術(shù)路線不一，主流優(yōu)勢(shì)電池技術(shù)發(fā)展節(jié)奏亦有所差異：日本更側(cè)重發(fā)展氫能燃料電池以及動(dòng)力電池方面固態(tài)電池的研發(fā)；2021年美國(guó)能源部發(fā)布《鋰電池2021-2030年國(guó)家藍(lán)圖》，將繼續(xù)側(cè)重對(duì)鋰電池、固態(tài)電池等領(lǐng)域的發(fā)展部署；歐盟發(fā)布的《電池2030+（BATTERY2030+）》、《2030電池創(chuàng)新路線圖》，將持續(xù)發(fā)展鋰、鎳、鈉基電池等具備創(chuàng)新發(fā)展?jié)摿﹄姵亍?
2 新能源電池未來(lái)格局：一大支柱，兩大場(chǎng)景，多元化技術(shù)發(fā)展
“十四五”期間將是新能源快速發(fā)展，大規(guī)模對(duì)傳統(tǒng)能源形成替代，逐步形成環(huán)保和成本優(yōu)勢(shì)的重要時(shí)期。一方面，中國(guó)仍將作為世界上最大的動(dòng)力電池生產(chǎn)基地，延續(xù)發(fā)揮動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池裝機(jī)量突破式增長(zhǎng)、動(dòng)力電池全價(jià)值鏈跨越發(fā)展。另一方面，中國(guó)將在氫燃料電池、固態(tài)電池等領(lǐng)域超前實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，拓展新能源車(chē)商用領(lǐng)域應(yīng)用空間和場(chǎng)景，繼動(dòng)力電池之后將繼續(xù)突破形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)。
中國(guó)電池行業(yè)將會(huì)形成“一大支柱，兩大應(yīng)用場(chǎng)景，多元化技術(shù)發(fā)展路線”的發(fā)展格局。具體來(lái)看：
一大支柱是指：以磷酸鐵鋰和三元鋰電池等為代表的動(dòng)力電池發(fā)展將繼續(xù)作為新能源電池產(chǎn)業(yè)第一大支柱。
兩大應(yīng)用場(chǎng)景是指：基于現(xiàn)有動(dòng)力電池技術(shù)成本優(yōu)勢(shì)，加速推動(dòng)新能源乘用車(chē)應(yīng)用場(chǎng)景落地；并以氫燃料等燃料電池為切入點(diǎn)，豐富和擴(kuò)展新能源乘用、新能源商用應(yīng)用場(chǎng)景。
多元化技術(shù)發(fā)展路線是指：以固態(tài)、鈉離子、高鎳多元、鋁空氣等為代表的眾多新興電池技術(shù)，將補(bǔ)充豐富新能源電池市場(chǎng)發(fā)展的多元化戰(zhàn)略格局。
2.1 一大支柱：動(dòng)力電池已步入商業(yè)化量產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展
當(dāng)前磷酸鐵鋰和三元鋰等動(dòng)力鋰電池技術(shù)應(yīng)用在乘用純電動(dòng)和混動(dòng)汽車(chē)中占絕對(duì)主導(dǎo)地位，已處于商業(yè)化量產(chǎn)階段，是支撐新能源汽車(chē)發(fā)展的第一大支柱。
全球動(dòng)力電池鋰電池2021年累計(jì)裝機(jī)量296.8GWh，同比增長(zhǎng)102.3%。預(yù)計(jì)到2025年，全球汽車(chē)裝機(jī)規(guī)模約達(dá)1000GWh以上，僅中國(guó)汽車(chē)電池裝機(jī)量約達(dá)600GWh以上規(guī)模；到2030年，全球裝機(jī)規(guī)模或?qū)⑦_(dá)2000GWh以上，未來(lái)增量空間顯著。
2.1.1 動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況——三元電池和磷酸鐵鋰電池雙雄并立
動(dòng)力電池構(gòu)成主要包括正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜，其中正極材料約占電池總成本40%，決定了電池的容量壽命等核心性能。
動(dòng)力電池通過(guò)鋰離子“正極→負(fù)極→正極”的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)充放電工作，充電時(shí)，電池正極上生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極碳層結(jié)構(gòu)的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。使用電池時(shí)，負(fù)極碳層中的鋰離子脫出運(yùn)動(dòng)回正極?；氐秸龢O的鋰離子越多，放電容量越高。
動(dòng)力電池技術(shù)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入加速商業(yè)化量產(chǎn)階段，其中三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池雙雄并立。
三元電池是指以鎳、鈷、錳聚合物作為正極材料的鋰離子電池，其中，鎳可提升電池的體積能量密度，從而提升續(xù)航能力，高鎳三元電池成為三元電池能量密度升級(jí)的一個(gè)發(fā)展方向；鈷決定了電池的充放電性能，也可以提升電池穩(wěn)定性、延長(zhǎng)電池壽命。三元電池可實(shí)現(xiàn)最大能量密度高，充放電效率高，低溫性能更好，因此在純電續(xù)航里程和應(yīng)用地域更廣泛；但其高溫性相對(duì)較差，高溫條件下安全性有待提升。
磷酸鐵鋰電池是指以鋰、鐵、磷和碳等元素為主要原料的正極材料電池。磷酸鐵鋰電池成本相對(duì)較低，耐高溫，安全性能更好、使用壽命較長(zhǎng)；但其低溫性能和總能量密度有待提升。
我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：
2015年前，磷酸鐵鋰電池因成本、安全性和循環(huán)壽命優(yōu)勢(shì)，是主流廠商選擇的技術(shù)布局路線，裝機(jī)占比最高超過(guò)70％；
2017年前后隨著政策對(duì)高能量密度電池補(bǔ)貼力度加大，三元電池取得較大發(fā)展，階段性成為市場(chǎng)主流；
2021年以來(lái)，磷酸鐵鋰和三元電池產(chǎn)量格局再度出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。隨著政策補(bǔ)貼退坡，磷酸鐵鋰電池安全性和成本綜合優(yōu)勢(shì)再度凸顯。尤其是伴隨寧德時(shí)代CTP和比亞迪刀片電池等技術(shù)應(yīng)用，磷酸鐵鋰電池能量密度突破發(fā)展，未來(lái)或再度成為市場(chǎng)主流。2021年全年，磷酸鐵鋰電池裝車(chē)量累計(jì)79.8GWh，占動(dòng)力電池總裝機(jī)量的51.7%，特斯拉、比亞迪、上汽、小鵬汽車(chē)等汽車(chē)廠商均大規(guī)模采用磷酸鐵鋰電池，預(yù)計(jì)磷酸鐵鋰電池占比到未來(lái)幾年將會(huì)提升到70%-80%以上。
2.1.2 動(dòng)力電池競(jìng)爭(zhēng)格局——國(guó)產(chǎn)電池全球份額占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)
全球動(dòng)力電池產(chǎn)能仍集中于中、日、韓三國(guó)，全球出貨量占比連續(xù)多年保持90%以上。其中，前兩大巨頭企業(yè)寧德時(shí)代、LG新能源電池全球裝機(jī)占比達(dá)50%以上，松下、比亞迪和SK緊隨其后，2021年裝機(jī)占比分別約在12%、10%和6%。
國(guó)內(nèi)電池企業(yè)經(jīng)過(guò)多年積累，技術(shù)和產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)凸顯，國(guó)產(chǎn)電池全球份額已占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。自2015年趕超日本成為全球最大的動(dòng)力電池生產(chǎn)國(guó)后，連續(xù)多年在全球占比份額仍不斷上升，多年國(guó)產(chǎn)電池全球裝機(jī)占比50%以上，未來(lái)或持續(xù)有所突破。
技術(shù)方面，中國(guó)動(dòng)力電池廠商技術(shù)積累優(yōu)勢(shì)明顯，各項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利領(lǐng)先世界。例如比亞迪的專(zhuān)利發(fā)明刀片電池，在電池模組與電池倉(cāng)的結(jié)構(gòu)領(lǐng)域創(chuàng)新，續(xù)航里程和使用壽命更長(zhǎng)，針刺后無(wú)明火、無(wú)煙,表面溫度為30-60℃,在傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的基礎(chǔ)上大幅提升了安全性能。
產(chǎn)業(yè)鏈方面，中國(guó)各大動(dòng)力電池廠商的上下游產(chǎn)業(yè)鏈資源配置與布局合理，上下游產(chǎn)業(yè)鏈整合加速。上游持續(xù)加強(qiáng)資源調(diào)用，下游進(jìn)一步發(fā)展客戶關(guān)系。如寧德時(shí)代大力布局鋰電產(chǎn)業(yè)鏈，并通過(guò)簽訂長(zhǎng)期合作協(xié)議、開(kāi)展海內(nèi)外收購(gòu)、及設(shè)立合資公司等方式快速完成上下游的布局，2021年完成對(duì)加拿大鋰業(yè)公司Millennial的競(jìng)購(gòu)。下游客戶合作方面，比亞迪利用自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，和海外整車(chē)廠商如特斯拉、豐田開(kāi)展電池供應(yīng)合作，刀片電池出海節(jié)奏加速。
產(chǎn)能方面，中國(guó)動(dòng)力電池廠商產(chǎn)能投放進(jìn)入加速階段，海外產(chǎn)能投放優(yōu)勢(shì)明顯。中汽數(shù)據(jù)《2021節(jié)能與新能源汽車(chē)發(fā)展報(bào)告》預(yù)計(jì)2022年我國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)能有望達(dá)到358GWh。到2025年，寧德時(shí)代、比亞迪、億緯鋰能、中航鋰電、國(guó)軒高科產(chǎn)能約將達(dá)627GWh、180GWh、186GWh、88GWh、48GWh。海外產(chǎn)能拓展方面，當(dāng)前寧德時(shí)代為寶馬、大眾、戴姆勒、沃爾沃及博世等多家歐洲汽車(chē)行業(yè)巨頭供貨，2018年寧德時(shí)代在德國(guó)圖林根設(shè)立電池生產(chǎn)基地，2022年后形成14GWh產(chǎn)能，未來(lái)海外產(chǎn)能擴(kuò)展步伐亦將進(jìn)一步加速。未來(lái)，寧德時(shí)代、比亞迪、中航鋰電、國(guó)軒高科、遠(yuǎn)景動(dòng)力、億緯鋰能、蜂巢能源等一批代表性電池企業(yè)發(fā)展速度和全球地位將進(jìn)一步提高。
2.1.3 動(dòng)力電池市場(chǎng)展望——四大發(fā)展趨勢(shì)：新能源主力軍、成本優(yōu)勢(shì)凸顯、技術(shù)優(yōu)勢(shì)迭代、回收利用“新藍(lán)海”
未來(lái)新能源動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展將呈現(xiàn)四大趨勢(shì)：
一是在未來(lái)5至10年內(nèi)，動(dòng)力鋰電池仍將主導(dǎo)新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是新能源車(chē)電池的“主力軍”。動(dòng)力電池將在新能源電池整體產(chǎn)業(yè)中保持產(chǎn)品技術(shù)、量產(chǎn)成本和產(chǎn)業(yè)鏈配套等慣性優(yōu)勢(shì)，步入滲透高增、加速發(fā)展的快車(chē)道。動(dòng)力鋰電池目前是最成熟的一條技術(shù)路線，在能量密度、批量化量產(chǎn)成本、循環(huán)壽命等綜合評(píng)估體系中與整車(chē)的匹配度高，仍將是未來(lái)新能源車(chē)滲透率迅速提升的助推器。
二是動(dòng)力電池技術(shù)日趨成熟，量產(chǎn)成本下降優(yōu)勢(shì)逐步凸顯。據(jù)EVTank發(fā)布的《中國(guó)鋰離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書(shū)（2021）》顯示，汽車(chē)用動(dòng)力鋰電池的價(jià)格由2011年的3800元/KWh下降到2020年的578元/KWh，量產(chǎn)電池的能量密度由2011年的80Wh/kg上升到2020年的270Wh/kg。2021年受全球大宗商品漲價(jià)影響，動(dòng)力電池使用的原材料如碳酸鋰、六氟磷酸鋰等產(chǎn)品價(jià)格階段性波動(dòng)較大，對(duì)整體電池成本階段性有所抬升?？偟膩?lái)看，未來(lái)一段時(shí)間，在批量化量產(chǎn)規(guī)模效益優(yōu)勢(shì)，以及能量密度技術(shù)提升等因素作用下，預(yù)計(jì)汽車(chē)用動(dòng)力電池成本仍將保持大約年均5%左右的降幅，成本優(yōu)勢(shì)下將助推新能源車(chē)對(duì)傳統(tǒng)燃油車(chē)替代優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步顯現(xiàn)。
三是基于現(xiàn)有動(dòng)力電池技術(shù)優(yōu)勢(shì)迭代，促進(jìn)新型電池技術(shù)興起。國(guó)務(wù)院《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021～2035）》中，明確要求“加快固態(tài)動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”。固態(tài)電池將包括正極、負(fù)極、電解質(zhì)三大材料，未來(lái)固態(tài)鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將基于現(xiàn)有的液態(tài)鋰電池技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“液態(tài)－半固態(tài)－固態(tài)”的轉(zhuǎn)變，逐步完成對(duì)電解液隔膜和正負(fù)極材料的替代。中汽數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，全球固態(tài)電池有望2030年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
四是基于動(dòng)力電池回收循環(huán)利用和梯級(jí)利用的“新藍(lán)?！奔?xì)分市場(chǎng)發(fā)展空間廣闊。動(dòng)力電池最大使用年限一般為5-8年，其中電池衰減在20%以內(nèi)為有效動(dòng)力電池，有效使用年限約為4-6年。2016年以來(lái)全球動(dòng)力電池裝機(jī)進(jìn)入加速階段，對(duì)應(yīng)的2021年以后存量動(dòng)力電池加速“退役”。據(jù)Trend Force研究顯示，2025年預(yù)計(jì)中國(guó)動(dòng)力電池報(bào)廢量將達(dá)91GWh。據(jù)Markets and Markets預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2025年全球動(dòng)力電池回收行業(yè)規(guī)模將達(dá)到122億美元，到2030年達(dá)181億美元，動(dòng)力電池回收循環(huán)利用和儲(chǔ)能等領(lǐng)域梯級(jí)利用等領(lǐng)域市場(chǎng)空間廣闊。
2.2 兩大場(chǎng)景：動(dòng)力電池加速乘用場(chǎng)景落地，氫燃料電池?cái)U(kuò)展商用空間
動(dòng)力電池和氫燃料電池均是新能源電池領(lǐng)域重要技術(shù)路線。未來(lái)動(dòng)力電池和氫燃料電池將加速新能源應(yīng)用兩大場(chǎng)景落地：一是動(dòng)力電池加速新能源車(chē)在城市、短途等乘用領(lǐng)域場(chǎng)景進(jìn)一步落地，二是氫燃料電池大幅擴(kuò)展新能源車(chē)在長(zhǎng)途、大型等商用領(lǐng)域的應(yīng)用空間。
商用車(chē)碳排放占比高，發(fā)展新能源商用車(chē)對(duì)雙碳目標(biāo)的達(dá)成至關(guān)重要。從全球碳排放占比看，據(jù)IEA統(tǒng)計(jì)，交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)是繼電力熱力供應(yīng)后第二大碳排放來(lái)源，年排放為82億噸，占比為24.6%。而從交通運(yùn)輸碳排放結(jié)構(gòu)占比看，傳統(tǒng)商用車(chē)雖在總體汽車(chē)保有量中占比小，但燃油消耗量大、污染排放量高。2021年全國(guó)汽車(chē)保有量約3億輛，其中載貨類(lèi)商用汽車(chē)保有量約3000萬(wàn)輛，占比僅11％，但碳排放量占比卻高達(dá)50％以上，因此發(fā)展商用新能源車(chē)電池技術(shù)、擴(kuò)展新能源應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)至關(guān)重要。
商用車(chē)較乘用車(chē)相比整體電動(dòng)化水平低，以氫燃料電池為切入點(diǎn)，發(fā)展適合商用車(chē)的新能源電池是提升商用車(chē)滲透率的關(guān)鍵所在。當(dāng)前新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)仍以乘用車(chē)為主，2021年全年，新能源乘用車(chē)滲透率達(dá)14.8%，12月單月滲透率達(dá)22.6%。對(duì)比下，2021年新能源商用車(chē)滲透率為3.89%，不足4%。從結(jié)構(gòu)看，商用車(chē)中客車(chē)滲透率相對(duì)高，而貨車(chē)滲透率較低。新能源商用車(chē)滲透率較低的原因有兩個(gè)方面，一是因?yàn)樯逃密?chē)由于自身自重大和對(duì)遠(yuǎn)途運(yùn)輸?shù)男枨?，?duì)電池容量、電池續(xù)航能力、電池充電速度有較高的標(biāo)準(zhǔn)；二是2017年后對(duì)新能源商用車(chē)存在一定補(bǔ)貼退坡。
未來(lái)以發(fā)展氫燃料電池商用車(chē)作為發(fā)展新能源商用車(chē)領(lǐng)域的切入點(diǎn)，解決商用車(chē)電池里程和充電時(shí)間“焦慮”，發(fā)展更多適合商用車(chē)的新能源電池，對(duì)提升未來(lái)新能源商用車(chē)滲透率至關(guān)重要。
2.2.1 氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況——產(chǎn)業(yè)化預(yù)期提前
氫燃料電池系統(tǒng)由電堆、氫氣循環(huán)系統(tǒng)、空壓機(jī)構(gòu)成。其中燃料電池堆棧即電堆為電池內(nèi)部重復(fù)單元，是最關(guān)鍵、最昂貴的部分之一。電堆由膜電極組件和雙極板構(gòu)成。雙極板包括燃料電極和空氣電極，膜電極組件包括電解質(zhì)膜和催化劑。氫氣循環(huán)系統(tǒng)將氫氣罐中的氫氣從高壓條件轉(zhuǎn)移到低壓條件，并輸送至電池堆棧?？諌簷C(jī)通過(guò)空氣凈化系統(tǒng)清除顆粒物和其他雜質(zhì)，以增加供應(yīng)潔凈度。
氫燃料電池?zé)o需燃燒，而通過(guò)將儲(chǔ)氫罐中的氫氣和空氣中的氧氣轉(zhuǎn)換成水這一化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，是一種能產(chǎn)生電能、水和熱量的電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換裝置。將氫和氧分別供給陽(yáng)極和陰極，氫通過(guò)陽(yáng)極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過(guò)外部的負(fù)載到達(dá)陰極。
氫燃料電池其本身具備零排放、零污染、無(wú)噪音、充氫快、續(xù)航強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。相較于純電動(dòng)力電池，氫燃料電池在質(zhì)量能量密度、體積功率密度、充氫效率方面具備優(yōu)勢(shì)。
質(zhì)量能量密度方面，氫氣約為140Mj/Kg，遠(yuǎn)超煤、汽油、柴油、天然氣水平，較動(dòng)力鋰離子電池亦有顯著優(yōu)勢(shì)。
體積功率密度方面，根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)線路圖2.0》，2025年商用、乘用氫燃料車(chē)電堆體積功率密度分別有望達(dá)2.5KW/L、4KW/L以上。
補(bǔ)充燃料時(shí)間方面，氫燃料電池可以極大緩和充電時(shí)間“焦慮”，加氫時(shí)間一般在5分鐘內(nèi)，續(xù)航里程能達(dá)到600公里以上。
我國(guó)氫燃料電池發(fā)展經(jīng)歷了以下階段：
2017年起，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)政策推動(dòng)氫能及氫燃料電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2017年公布《中國(guó)燃料電池汽車(chē)發(fā)展路線圖》、2019年《中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》分別對(duì)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)路線作出指引。
2020年，氫燃料電池加速進(jìn)入示范導(dǎo)入期。2020年出臺(tái)《關(guān)于開(kāi)展燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用的通知》確定了以商用車(chē)為抓手，約定示范的期限、城市群、產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)及獎(jiǎng)勵(lì)支持力度。氫燃料電池客車(chē)?yán)m(xù)駛里程、百公里氫耗量、最高車(chē)速等指標(biāo)，商用車(chē)燃料電池系統(tǒng)額定功率、功率密度、冷啟動(dòng)溫度、壽命等指標(biāo)，均實(shí)現(xiàn)或超額完成目標(biāo)，商用車(chē)燃料電池系統(tǒng)多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平同步，實(shí)現(xiàn)了電堆、壓縮機(jī)、變換器、氫氣循環(huán)裝置等關(guān)鍵零部件的國(guó)產(chǎn)化。
2021年后，包括技術(shù)路線、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和示范應(yīng)用方案在內(nèi)的全產(chǎn)業(yè)商業(yè)化發(fā)展思路更加清晰。2021年10月，國(guó)務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》指出“大力推廣新能源汽車(chē)，推動(dòng)城市公共服務(wù)車(chē)輛電動(dòng)化替代，推廣電力、氫燃料、液化天然氣動(dòng)力重型貨運(yùn)車(chē)輛”。2021年11月，國(guó)務(wù)院《關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見(jiàn)》特別提出“要持續(xù)打好柴油貨車(chē)污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)，深入實(shí)施清潔柴油車(chē)（機(jī)）行動(dòng)，全國(guó)基本淘汰國(guó)三及以下排放標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)，推動(dòng)氫燃料電池汽車(chē)示范應(yīng)用，有序推廣清潔能源汽車(chē)”。
2.2.2 氫燃料電池參與者格局——格局未定，未來(lái)具備技術(shù)和市場(chǎng)先發(fā)優(yōu)勢(shì)企業(yè)勝率空間廣闊
當(dāng)前全球氫燃料電池領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)格局未定，部分企業(yè)已具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)。一方面，氫燃料電池涉及的產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，上游包含制氫、加氫、儲(chǔ)氫、氫能產(chǎn)業(yè)裝備制造，中游包含燃料電池核心零部件制造，下游應(yīng)用于氫能整車(chē)制造領(lǐng)域。氫燃料電池參與廠商著手在上游資源和下游客戶領(lǐng)域的戰(zhàn)略布局都將對(duì)未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)格局形成影響。另一方面，當(dāng)前全球氫燃料電池發(fā)展應(yīng)用尚處于商業(yè)化早期，尚未形成類(lèi)似寧德時(shí)代、LG新能源在動(dòng)力電池領(lǐng)域具備絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的龍頭企業(yè)，市場(chǎng)參與者競(jìng)爭(zhēng)格局將在未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間處于不穩(wěn)定狀態(tài)，具備技術(shù)先發(fā)、市場(chǎng)和資源卡位優(yōu)勢(shì)的企業(yè)未來(lái)勝率空間廣闊。
從海外企業(yè)布局來(lái)看，部分加拿大、美國(guó)、日韓企業(yè)均著手于氫燃料電池研發(fā)?？偛课挥诩幽么蟮腂allard和Hydrogenics公司、美國(guó)Plug Power公司等為全球氫燃料電池制造廠商。Ballard是零排放質(zhì)子交換膜燃料電池生產(chǎn)商，其客戶主要包括奔馳、奧迪、大眾等整車(chē)制造商以及軍工、叉車(chē)企業(yè)，2018年濰柴動(dòng)力通過(guò)投資成為其大股東。Hydrogenics公司主營(yíng)業(yè)務(wù)包括燃料電池及水電解制氫設(shè)備，并為客戶提供儲(chǔ)能整體解決方案，在德國(guó)、比利時(shí)、美國(guó)均有生產(chǎn)基地。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于以阿爾斯通、液化空氣集團(tuán)為代表的下游大型交通運(yùn)輸作業(yè)企業(yè)中，為阿爾斯通的CoradiaiLint客運(yùn)列車(chē)開(kāi)發(fā)和實(shí)施氫燃料電池系統(tǒng)。該公司于2019年被美國(guó)建筑機(jī)械與重型卡車(chē)企業(yè)康明斯收購(gòu)。美國(guó)PLug Power氫燃料電池叉車(chē)產(chǎn)品在美保有量約為2.5萬(wàn)輛，在歐洲保有量約為7000輛，在沃爾瑪、亞馬遜、聯(lián)合利華、通用汽車(chē)等大型企業(yè)車(chē)間中均有應(yīng)用。日韓車(chē)企如現(xiàn)代、豐田均在氫燃料電池汽車(chē)方面有所發(fā)力，現(xiàn)代推出氫燃料電池車(chē)NEXO，豐田推出氫燃料車(chē)Mirai，單次充氫續(xù)航里程可達(dá)1000公里以上。
從國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)看，氫燃料電池參與者主要分為燃料電池廠商、整車(chē)企業(yè)和燃料電池系統(tǒng)集成類(lèi)企業(yè)。
氫燃料電池廠商方面，主要有雄韜股份、國(guó)鴻氫能、重塑股份、新源動(dòng)力等參與布局。雄韜股份成立較早，在國(guó)內(nèi)多地投資設(shè)立子公司推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃與布局，投資制氫、膜電極、電堆等多家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，致力于打造氫能產(chǎn)業(yè)平臺(tái)，整合和拓展氫能產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)資源。國(guó)鴻氫能是一家以氫燃料電池為核心產(chǎn)品的高科技企業(yè)，主要產(chǎn)品包括柔性石墨雙極板、電堆、燃料電池系統(tǒng)、燃料電池備用電源等。重塑股份除與豐田合作合作金屬板路線電堆技術(shù)外，也與富瑞氫能、嘉化能源合資，從事加氫站等氫能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)。
整車(chē)廠商方面，主要有長(zhǎng)城汽車(chē)、上汽集團(tuán)、宇通客車(chē)等廠商參與氫燃料電池布局。長(zhǎng)城汽車(chē)最早于2016年開(kāi)始?xì)淙剂想姵匮邪l(fā)，并在2019年成立了未勢(shì)能源科技有限公司。未勢(shì)能源主要業(yè)務(wù)涵蓋燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及其核心零部件開(kāi)發(fā)、低成本加氫站集成化解決方案等領(lǐng)域，并2020年發(fā)布了95kW 乘用車(chē)燃料電池系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)、最大可拓展至 150kW 的平臺(tái)化燃料電池堆及70MPa高壓儲(chǔ)氫瓶閥及減壓閥等產(chǎn)品，已于2021年12月完成A輪融資。上汽集團(tuán)則主要通過(guò)子公司捷氫科技進(jìn)行氫燃料電池核心技術(shù)的研發(fā)，目前具有第三代車(chē)用質(zhì)子交換膜燃料電池電堆，且產(chǎn)品已應(yīng)用于大巴、乘用車(chē)和商用車(chē)多重車(chē)型中。
燃料電池系統(tǒng)集成類(lèi)企業(yè)，主要有億華通、濰柴動(dòng)力、大洋電機(jī)、江蘇清能等公司。億華通主要為商用車(chē)提供氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及相關(guān)的技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)服務(wù)，主要客戶包括宇通客車(chē)、北汽福田等整車(chē)制造商，并與豐田合作金屬板路線電堆技術(shù)。濰柴動(dòng)力積極布局新能源動(dòng)力總成業(yè)務(wù)，先后作為第一大股東參股加拿大巴拉德和英國(guó)錫里斯動(dòng)力兩家世界領(lǐng)先的氫燃料電池、固態(tài)氧化物燃料電池技術(shù)公司，推進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)布局。大洋電機(jī)氫燃料電池業(yè)務(wù)主要產(chǎn)品包括氫燃料電池模組、氫燃料電池控制系統(tǒng)及系統(tǒng)集成等，其于2016年度認(rèn)購(gòu)Ballard公司9.9%股權(quán)，通過(guò)引入國(guó)際技術(shù)和品牌逐步拓展燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)及相關(guān)零部件等業(yè)務(wù)，目前已與中通客車(chē)、順達(dá)客車(chē)等整車(chē)廠合作開(kāi)發(fā)多款燃料電池車(chē)型。江蘇清能重點(diǎn)發(fā)展以商用車(chē)為主的燃料電池電堆及系統(tǒng)，并與整車(chē)制造商和加氫基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)發(fā)商進(jìn)行合作，其在美國(guó)成立的海易森汽車(chē)成功在納斯達(dá)克上市。
核心零部件方面，雪人股份于2015年通過(guò)公司旗下的并購(gòu)基金投資4億元收購(gòu)了瑞典OPCON核心業(yè)務(wù)兩大子公司SRM和OES100%股權(quán)，掌握了氫燃料電池空氣循環(huán)系統(tǒng)核心技術(shù)，并擁有瑞典品牌AUTOROTOR氫燃料電池雙螺桿形式空氣循環(huán)系統(tǒng)。目前已開(kāi)發(fā)12 個(gè)型號(hào)燃料電池系統(tǒng)，為克萊斯勒、奔馳、通用、沃爾沃等眾多汽車(chē)生產(chǎn)商提供過(guò)燃料電池系統(tǒng)。
2.2.3 氫燃料電池市場(chǎng)展望——三大行業(yè)展望：商用化提速、自主率規(guī)?；党杀?、上中下游協(xié)同發(fā)展
受限于主客觀因素，當(dāng)前氫燃料電池在新能源領(lǐng)域滲透率遠(yuǎn)低于鋰電池，未來(lái)隨著技術(shù)進(jìn)步、量產(chǎn)和加氫基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)一步落地，氫燃料電池有望在新能源商用車(chē)領(lǐng)域大有所為。未來(lái)新能源氫燃料電池行業(yè)發(fā)展有三大展望：
一是氫燃料電池起步雖晚，但未來(lái)亦將步入商用化和產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展階段，市場(chǎng)可擴(kuò)展空間廣大。2015-2019年，我國(guó)燃料電池車(chē)市場(chǎng)初步有所突破，中汽協(xié)數(shù)據(jù)表示，期間年銷(xiāo)量從2015年的10輛上升至2019年的2737輛，年復(fù)合增長(zhǎng)率為306.7%。2020-2025年，新能源燃料車(chē)和氫燃料電池進(jìn)入發(fā)展起步階段，2021年全國(guó)氫燃料電池汽車(chē)保有約6000余輛。根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖2.0》的發(fā)展目標(biāo)，預(yù)計(jì)到2025年，氫燃料電池汽車(chē)保有量有望達(dá)到10萬(wàn)輛，氫燃料商用車(chē)年銷(xiāo)量約達(dá)1萬(wàn)輛。十四五期間，氫燃料電池汽車(chē)增幅約達(dá)15倍。2030-2035年，燃料電池汽車(chē)保有量將約達(dá)100萬(wàn)輛。
二是未來(lái)國(guó)產(chǎn)自主可控和規(guī)模化提速，氫燃料電池成本下降，成為助推市場(chǎng)加速滲透的關(guān)鍵因素。一方面，未來(lái)國(guó)產(chǎn)自主可控率加速提升。2017年到2020年，我國(guó)燃料電池系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化率約從30%上升至70%，從掌握系統(tǒng)集成、雙極板技術(shù)，到電堆、膜電極等核心部件自主可控率大幅提升，未來(lái)質(zhì)子交換膜等核心材料加速研發(fā)將推動(dòng)燃料電池國(guó)產(chǎn)化率將進(jìn)一步提升。另一方面，規(guī)?；瘜?duì)燃料電池成本下降影響顯著。與2010年以來(lái)鋰離子電池成本下降過(guò)程相似，規(guī)?；瘜⒊蔀橛绊懭剂想姵叵到y(tǒng)成本下降的助推因素，對(duì)燃料電池成本降幅空間約70%。
三是氫燃料電池將依托于氫能產(chǎn)業(yè)鏈，上中下游全方位協(xié)同發(fā)展。氫燃料電池市場(chǎng)發(fā)展是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，氫燃料電池商業(yè)化應(yīng)用加速需要相對(duì)完善的氫能產(chǎn)業(yè)鏈配套。氫能產(chǎn)業(yè)鏈上游包括氫氣制取、氫氣純化、氫氣液化等環(huán)節(jié)，中游包括發(fā)展儲(chǔ)氫運(yùn)氫裝置，實(shí)現(xiàn)氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)儲(chǔ)運(yùn)等，下游包括加氫基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及氫的綜合應(yīng)用。氫燃料電池商業(yè)化迅速普及，需依托于氫能產(chǎn)業(yè)上中下游協(xié)同發(fā)展，上游獲得環(huán)保、成本低廉的氫能源，中游實(shí)現(xiàn)安全儲(chǔ)運(yùn)，下游實(shí)現(xiàn)大規(guī)模便利加氫?！吨袊?guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》預(yù)計(jì)，到2050年氫能產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值將超過(guò)10萬(wàn)億元。
2.3 多元化技術(shù)戰(zhàn)略布局：時(shí)代發(fā)展必然趨勢(shì)
近年來(lái)，以鈉離子電池、固態(tài)電池等為代表的新型新能源電池技術(shù)逐步得到發(fā)展。2021年7月寧德時(shí)代正式發(fā)布第一代鈉離子電池，單體能量密度達(dá)160Wh/kg，是全球最高水平。三峽能源將打造全球首條鈉離子電池規(guī)?；慨a(chǎn)線，于2022年正式投產(chǎn)。未來(lái)電池路線多元化是新能源時(shí)代必然發(fā)展趨勢(shì)。
一是發(fā)展各具特色，各顯優(yōu)勢(shì)的新型電池技術(shù)，有助于新能源電池在不同適用市場(chǎng)應(yīng)用拓展。例如未來(lái)發(fā)展固態(tài)電池，有助于進(jìn)一步提高現(xiàn)有動(dòng)力鋰電池能量密度上限，克服遠(yuǎn)距離通行阻礙；發(fā)展氫燃料電池，可以極大程度擴(kuò)展新能源電池在商用貨車(chē)、客車(chē)、叉車(chē)等領(lǐng)域應(yīng)用。
二是發(fā)展多元化電池技術(shù)路線，可緩解原材料壓力。一方面，新能源電池和儲(chǔ)能需求爆發(fā)對(duì)鋰、鎳、鈷需求迅猛增長(zhǎng)，另一方面，我國(guó)的鈷、鎳等資源探明儲(chǔ)量全球占比較低，其中鈷儲(chǔ)量約占全球1%，鎳儲(chǔ)量不足全球儲(chǔ)量的4%。因此發(fā)展例如高鎳低鈷、無(wú)鈷、鈉離子電池等新技術(shù)電池品類(lèi)，走多元化技術(shù)路線可以一定程度減少對(duì)特定上游資源依賴(lài)，降低上游大宗原料供應(yīng)不穩(wěn)定性對(duì)電池廠商生產(chǎn)成本影響。
因此，以固態(tài)、鈉離子、高鎳多元、鋁空氣等為代表的眾多新興電池技術(shù)，將極大程度補(bǔ)充豐富新能源電池市場(chǎng)發(fā)展的多元化戰(zhàn)略格局。
2.3.1 鈉離子電池：成本低廉、安全性高、低溫性能佳
鈉與鋰在元素周期表中處于同一族，鈉離子電池與鋰離子電池的工作原理相似，即通過(guò)鈉離子在正負(fù)極之間移動(dòng)實(shí)現(xiàn)充放電過(guò)程。
鈉離子電池優(yōu)點(diǎn)主要在于成本低廉與安全性高，同時(shí)兼具低溫性能：
成本方面，一是鈉元素在地球含量高，鈉元素的獲得較鋰元素更為容易，二是鈉元素不與鋁發(fā)生反應(yīng)，電池正負(fù)極均可以選擇成本較低的鋁箔，因此總體成本相對(duì)低廉。
安全性能方面，若在鈉離子電池中采用集體流鋁箔，更不易氧化，電池可完全放電，從而使運(yùn)輸過(guò)程中更加安全。且鈉電池快充相較鋰電池更不易導(dǎo)致溫度過(guò)高起火事故，從而將具備更好的安全性能。
低溫性能方面，鈉電池在高低溫下都能保證較高的容量保持率，決定了其比磷酸鐵鋰電池在冬天放電性能更優(yōu)。
但是，對(duì)鈉離子電池而言，尋找低成本、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的正負(fù)極材料，以及更大程度增強(qiáng)其循環(huán)壽命，是其技術(shù)得到大規(guī)模推廣落地的重中之重。由于鈉離子的體積更大，對(duì)正負(fù)極材料的要求會(huì)更高，否則正負(fù)極材料容易在充放電過(guò)程中崩塌。此外，鈉離子電池的能量密度會(huì)更低，如何更大程度增強(qiáng)其循環(huán)壽命是需要繼續(xù)在應(yīng)用中提高解決的問(wèn)題。未來(lái)鈉離子電池或會(huì)作為鋰電池的重要補(bǔ)充。
2.3.2 固態(tài)電池：熱效能表現(xiàn)佳、極限能量密度高、量產(chǎn)成本優(yōu)化空間大
固態(tài)電池是基于現(xiàn)有液態(tài)鋰電池技術(shù)，在其基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“液態(tài)－半固態(tài)－固態(tài)”的轉(zhuǎn)變，逐步完成對(duì)電解液隔膜和正負(fù)極材料的替代。
固態(tài)電池優(yōu)點(diǎn)主要在于提高電池?zé)嵝鼙憩F(xiàn)、能量密度，未來(lái)量產(chǎn)后成本優(yōu)化空間較大：
熱效能方面，固態(tài)電池的固態(tài)電解質(zhì)將降低電池組對(duì)溫度的敏感性，較大程度降低電池短路可能，提高了電池使用壽命。
能量密度方面，固態(tài)電解質(zhì)同樣有利于提高電池正負(fù)極之間的電壓差，在匹配更加合適的正負(fù)極材料后，可較大程度提升鋰電池的能量密度。
成本控制方面，未來(lái)固態(tài)電池降成本的空間或比現(xiàn)有鋰電池更大，Bloomberg數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，2028-2035年，采用固態(tài)電池的電動(dòng)車(chē)將增長(zhǎng)37倍，而固態(tài)電池的成本將下降至40美元/KWh。
但是，對(duì)于固態(tài)電池而言，需要在電解質(zhì)、正負(fù)極材料、以及充導(dǎo)電效率方面取得突破。一方面，固態(tài)電池?zé)o法大規(guī)模量產(chǎn)的主要原因是未尋找到成本低、穩(wěn)定性高的固態(tài)電解質(zhì)，固態(tài)電池電極的鋰金屬的粉化與循環(huán)壽命的問(wèn)題也需解決。另一方面，固態(tài)電解質(zhì)的電阻更高，導(dǎo)電率更低，電解質(zhì)材料與正負(fù)極之間連接不如液態(tài)電解質(zhì)緊密，所以在充電效率表現(xiàn)方面或需技術(shù)提升。未來(lái)隨著固態(tài)電池技術(shù)突破，疊加成本優(yōu)勢(shì)凸顯，鋰電池將會(huì)逐步過(guò)渡到半固態(tài)到固態(tài)的階段。
2.3.3 鋁空氣電池：比能量大、電池自重輕、環(huán)境友好性高
鋁空氣電池是以高純度鋁作為負(fù)極，以氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液作為電解質(zhì)，攝取空氣中的氧氣并以其作為正極，在電池放電時(shí)以氧和鋁生成氧化鋁的一種空氣電池。
鋁空氣電池優(yōu)點(diǎn)主要在于比能量大、電池自重輕、環(huán)境友好性高：
比能量和續(xù)航能力方面，鋁空氣電池理論比能量可達(dá)到8100Wh/kg，遠(yuǎn)高于當(dāng)今各類(lèi)電池的比能量上限，因此采用鋁空氣電池車(chē)輛理論續(xù)航能力比現(xiàn)在現(xiàn)用電池種類(lèi)強(qiáng)。
電池自重方面，鋁空氣電池質(zhì)量輕，可以減少車(chē)載負(fù)荷。
環(huán)境友好程度方面，鋁空氣電池生成的氧化鋁對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害，可以將電池回收后進(jìn)行還原反應(yīng)，循環(huán)投入使用。
但是，對(duì)于鋁空氣電池而言，需要在放電速度、替換效率、以及電解質(zhì)膜解決方案等方面突破其自身短板。鋁空氣電池中電子只能從陽(yáng)極流向陰極，導(dǎo)致鋁空氣電池需更換新的電池以實(shí)現(xiàn)持續(xù)使用，這就對(duì)電池替換技術(shù)和效率有較高要求。另外，未來(lái)鋁電池取得量產(chǎn)的主要條件之一是需要完善電解質(zhì)膜解決方案，既能保護(hù)金屬在堿液中的穩(wěn)定性，又能以離子的方式傳輸電流。未來(lái)鋁空氣電池技術(shù)突破不僅將影響電動(dòng)汽車(chē)等行業(yè)，亦對(duì)軍用民用的應(yīng)急、備用領(lǐng)域需求有很大的意義。
3 新能源電池行業(yè)發(fā)展啟示
在全球“碳中和、碳達(dá)峰”的背景下，交通運(yùn)輸領(lǐng)域成為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的主戰(zhàn)場(chǎng)，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)作為排放貢獻(xiàn)較高的產(chǎn)業(yè)，需要先行一步。而電池作為新能源汽車(chē)提供動(dòng)力的核心部件，毫無(wú)疑問(wèn)是新能源汽車(chē)的“心臟”。一是發(fā)展新能源汽車(chē)有利于維護(hù)國(guó)家能源安全。2021年我國(guó)加工原油70355萬(wàn)噸，進(jìn)口原油51298萬(wàn)噸，進(jìn)口量約占加工量的72.9%，對(duì)外依存度高。若新能源汽車(chē)逐步取代傳統(tǒng)燃油車(chē)，將降低原油總需求量，從而降低原油進(jìn)口量和對(duì)外依存度，有利于保證國(guó)家能源安全。二是動(dòng)力電池技術(shù)迭代將深刻帶動(dòng)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展。產(chǎn)業(yè)鏈下游對(duì)于新能源汽車(chē)的需求在早期提振了動(dòng)力電池的需求，但動(dòng)力電池自身的技術(shù)更新和優(yōu)化也將反過(guò)來(lái)進(jìn)一步推動(dòng)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈其他部門(mén)發(fā)展；2021年，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池四大廠商寧德時(shí)代、比亞迪、中創(chuàng)新航、國(guó)軒高科總裝機(jī)量達(dá)到122GWh，同比增速超過(guò)150%，增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛，這也大大帶動(dòng)行業(yè)上游包括正負(fù)極、電解液、金屬元素開(kāi)采等行業(yè)企業(yè)需求提升。三是有利于開(kāi)辟新賽道，實(shí)現(xiàn)對(duì)于傳統(tǒng)汽車(chē)強(qiáng)國(guó)的超越。美日歐等傳統(tǒng)汽車(chē)強(qiáng)國(guó)在燃油車(chē)領(lǐng)域深耕已久，國(guó)內(nèi)汽車(chē)廠商在發(fā)展時(shí)具有先天劣勢(shì)，而動(dòng)力電池尚處于研發(fā)應(yīng)用階段，具有廣闊的市場(chǎng)和發(fā)展空間，是國(guó)內(nèi)汽車(chē)廠商一次絕佳的彎道超車(chē)的機(jī)會(huì)。
未來(lái)中國(guó)電池行業(yè)將形成“一大支柱，兩大應(yīng)用場(chǎng)景，多元化技術(shù)發(fā)展路線”的發(fā)展格局。其中，以磷酸鐵鋰和三元鋰電池等為代表的動(dòng)力電池發(fā)展將繼續(xù)作為新能源電池產(chǎn)業(yè)第一大支柱。此外，將形成基于現(xiàn)有動(dòng)力電池技術(shù)成本優(yōu)勢(shì)，加速推動(dòng)新能源乘用車(chē)應(yīng)用場(chǎng)景落地；并以氫燃料等燃料電池為切入點(diǎn)，豐富和擴(kuò)展新能源乘用、新能源商用應(yīng)用場(chǎng)景的兩大應(yīng)用場(chǎng)景。以及將形成以固態(tài)、鈉離子、高鎳多元、鋁空氣等為代表的眾多新興電池技術(shù)以補(bǔ)充豐富新能源電池市場(chǎng)的多元化發(fā)展。
發(fā)展新能源電池產(chǎn)業(yè)，需綜合考量和提高技術(shù)研發(fā)能力、產(chǎn)能供應(yīng)保障能力、制造綜合實(shí)力、加氫充電等基礎(chǔ)設(shè)施水平?；谝陨闲袠I(yè)發(fā)展歷程和規(guī)律總結(jié)，對(duì)新能源電池發(fā)展有如下啟示：
在技術(shù)發(fā)展方面，一是加強(qiáng)系統(tǒng)短板技術(shù)攻關(guān)，對(duì)新能源電池行業(yè)整體發(fā)展至關(guān)重要。從正負(fù)極材料、電解液、隔膜等關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域著手研究，有助于促進(jìn)電池性能在強(qiáng)度、重量、安全性、成本、壽命等核心指標(biāo)上顯著提升。二是針對(duì)布局解決上游鈷礦、鋰礦資源稀缺，拓展新電池技術(shù)儲(chǔ)備，可以促進(jìn)相關(guān)生產(chǎn)原材料如電池級(jí)碳酸鋰生產(chǎn)供應(yīng)穩(wěn)定。著手布局戰(zhàn)略性資源儲(chǔ)備，在一定程度上擺脫上游大宗原料供應(yīng)不穩(wěn)定性和成本限制，發(fā)展例如高鎳低鈷、無(wú)鈷、鈉離子電池等新技術(shù)電池品類(lèi)，形成精細(xì)化、智能化、高值化退役動(dòng)力電池循環(huán)利用體系，可以促進(jìn)綠色低碳、循環(huán)可持續(xù)和行業(yè)健康發(fā)展模式，并行解決原材料稀缺等問(wèn)題。三是攻克氫燃料電池中關(guān)鍵部件，可以幫助氫燃料電池產(chǎn)業(yè)突破式發(fā)展。攻關(guān)如膜電極、燃料電池電堆、空氣供給系統(tǒng)等方面的技術(shù)難題，并提升可再生能源制氫比重，擺脫化學(xué)能源制氫對(duì)于原料要求的限制，可以幫助實(shí)現(xiàn)真正意義上的“零排放”。
在產(chǎn)能規(guī)劃方面，一是注重出海戰(zhàn)略布局，有助于國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)維持裝機(jī)份額絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)海外市場(chǎng)深度合作。出海布局可進(jìn)一步貼近下游整車(chē)生態(tài)、加強(qiáng)本土化產(chǎn)品供應(yīng)適應(yīng)能力，和海外部分汽車(chē)整車(chē)企業(yè)形成深度合作。二是在上游關(guān)鍵零部件、下游系統(tǒng)集成應(yīng)用等領(lǐng)域規(guī)劃產(chǎn)能建設(shè)，有助于氫燃料電池等新型電池技術(shù)企業(yè)形成與企業(yè)發(fā)展稟賦和資源條件相匹配的環(huán)節(jié)卡位布局。形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)聯(lián)動(dòng)發(fā)展的生態(tài)格局，促進(jìn)氫燃料電池產(chǎn)能加速落地。三是注重制造綜合實(shí)力和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)產(chǎn)能投放力度，有助于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池制造綜合實(shí)力的長(zhǎng)期穩(wěn)健增長(zhǎng)。例如進(jìn)一步提升鋰電池電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案水平，加強(qiáng)關(guān)鍵零部件開(kāi)發(fā)，并突破加氫站、氫能儲(chǔ)運(yùn)、車(chē)載儲(chǔ)氫等的技術(shù)瓶頸，在相關(guān)政策配合的支持下，有助于實(shí)現(xiàn)新能源電池制造綜合實(shí)力長(zhǎng)期穩(wěn)健增長(zhǎng)。
在產(chǎn)業(yè)全價(jià)值鏈發(fā)展方面，一是布局動(dòng)力電池回收“藍(lán)海”，有助于構(gòu)建完善新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈全價(jià)值鏈發(fā)展。切實(shí)落實(shí)動(dòng)力電池全生命周期溯源管理，在動(dòng)力電池回收利用體系方面的投資布局，有助于減少對(duì)鋰、鎳等原料資源開(kāi)采的依賴(lài)。此外，加強(qiáng)下游報(bào)廢拆解環(huán)節(jié)建設(shè)，形成有機(jī)閉環(huán)，促進(jìn)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)全價(jià)值鏈發(fā)展。二是布局退役動(dòng)力電池利用，可以促進(jìn)打開(kāi)多元化梯次利用市場(chǎng)空間。根據(jù)技術(shù)和行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)符合能量衰減程度的退役動(dòng)力電池（即衰減在20%-40%之間滿足梯次利用標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行梯次利用，將其在低速車(chē)、環(huán)衛(wèi)車(chē)等低速領(lǐng)域和太陽(yáng)能路燈、通信基站等儲(chǔ)能領(lǐng)域開(kāi)展二次應(yīng)用。
在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，一是科學(xué)建設(shè)充換電基礎(chǔ)設(shè)施和充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)服務(wù)平臺(tái)，有助于綜合提升充換電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)便利性。加強(qiáng)城鄉(xiāng)電網(wǎng)規(guī)劃，形成智能化的居民區(qū)、高速公路和城鄉(xiāng)公共充電網(wǎng)絡(luò)。加快大功率充電、無(wú)線充電等新模式研發(fā)等，都有助于提升充電安全性和基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)水平。二是合理布局和建設(shè)加氫基礎(chǔ)設(shè)施，可以完善氫能利用全產(chǎn)業(yè)價(jià)值發(fā)展。因地制宜開(kāi)展多途徑制氫技術(shù)，有助于探索高壓氣態(tài)、深冷氣態(tài)、低溫液態(tài)及固態(tài)等氫燃料制儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)應(yīng)用。此外，合理布局和建設(shè)加氫設(shè)施，根據(jù)各地實(shí)際情況探索油氫、氣氫共建站，有助于健全氫產(chǎn)業(yè)鏈體系標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)油、氣、氫、電綜合布局。
