中國儲能網(wǎng)訊：動力電池是新能源電動汽車的“心臟”，占整車成本的30%-40%，直接影響著電動汽車的續(xù)航和安全性。在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的帶動下，動力電池過去十年迎來爆發(fā)式增長，2009至2018年國內(nèi)裝機(jī)量從0.03GWh增至57GWh，增長超千倍。當(dāng)前中國動力電池產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)、市場有何發(fā)展趨勢？面對里程焦慮、電池安全等挑戰(zhàn)，行業(yè)能否破解諸多消費(fèi)者痛點(diǎn)？未來前景如何？
受益新能源汽車產(chǎn)銷規(guī)模擴(kuò)大及單車帶電量提升，動力電池市場保持高速增長，未來仍有較大發(fā)展空間。2019年1-5月國內(nèi)市場動力電池裝機(jī)量23.4GWh，同比增長83.9%。按照2025年新能源汽車產(chǎn)量590萬輛測算，動力電池需求量將達(dá)到330.6GWh，約為2018年裝機(jī)量的6倍。行業(yè)競爭激烈，本土電池巨頭崛起。下游新能源汽車由導(dǎo)入期邁入成長期、補(bǔ)貼退坡、技術(shù)性能要求提升等因素加劇了電池行業(yè)優(yōu)勝劣汰，市場集中度提升。2018年我國動力電池總產(chǎn)能達(dá)260GWh、銷售不到60GWh，產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過剩嚴(yán)重，過去5年內(nèi)動力電池企業(yè)數(shù)量減少2/3。2019年上半年國內(nèi)市場前十名廠商均為本土廠商，合計(jì)占據(jù)87.9%市場份額，全球市場中寧德時代以25.4%市占率超過日本松下位列第一。從政策端看，過去國家針對動力電池產(chǎn)業(yè)出臺近30項(xiàng)重大政策，主要集中在競爭管理、技術(shù)引導(dǎo)等方面。
1）競爭管理：從扶持做大轉(zhuǎn)向鼓勵做強(qiáng)，擴(kuò)大對外開放、引入國際競爭。2019年工信部取消動力電池白名單，未來LG化學(xué)、三星SDI等實(shí)力外資企業(yè)將重新進(jìn)入中國市場。
2）技術(shù)引導(dǎo)：目前從產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況來看，電池單體能量密度、循環(huán)壽命、充電倍率、使用壽命等性能指標(biāo)均已達(dá)到甚至超過2020年政策目標(biāo)，但Pack能量密度距離政策目標(biāo)還有較大差距。
電池成本方面，目前三元電池均價約1.05元/Wh，仍略高于1元/Wh的政策目標(biāo)。在日前披露的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》（征求意見稿）中，政策已經(jīng)不再對動力電池的性能指標(biāo)做具體的設(shè)計(jì)引導(dǎo)，而是強(qiáng)調(diào)企業(yè)在技術(shù)路線選擇、產(chǎn)品產(chǎn)能布局等方面的主體地位，未來車企將更多依據(jù)消費(fèi)者的實(shí)際需求來選擇技術(shù)路線。
從產(chǎn)業(yè)鏈看，能量密度更高、更安全、充電更快、成本更低始終是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心目標(biāo)。動力電池上游有正極、負(fù)極、電解液、隔膜四大原材料，中游有圓柱、方形、軟包三大封裝技術(shù)，下游Pack企業(yè)有整車廠、電池廠、第三方Pack三大勢力。
1）上游原材料：高鎳正極、硅碳負(fù)極、陶瓷隔膜是行業(yè)未來趨勢，電解液核心技術(shù)在添加劑。其中三元高鎳正極安全性、工藝成熟度有待提升，NCA技術(shù)與國外仍有差異。2）中游封裝：方形、軟包、圓柱在不同車型上占比差異較大，其中方形電池是當(dāng)前主流，軟包電池能量密度、安全性優(yōu)勢明顯，預(yù)計(jì)未來占比提升。
3）下游Pack：車企切入Pack領(lǐng)域，成Pack市場最大勢力，第三方Pack廠商被邊緣化。目前pack企業(yè)積極布局無模組化、快充、低溫改性等技術(shù)以提升能量密度和充電性能。
中國汽車流通協(xié)會針對新能源汽車消費(fèi)者的調(diào)查顯示，車輛續(xù)航問題、電池安全問題、電池回收問題是目前消費(fèi)者放棄購買新能源汽車三大主要因素，合計(jì)占比87%，均與電池有關(guān)。動力電池行業(yè)面臨的諸多痛點(diǎn)能否得到解決直接關(guān)系到新能源汽車行業(yè)的平穩(wěn)健康發(fā)展。
1）里程焦慮問題：在整車空間和質(zhì)量約束條件下，提高電池能量密度是增加電動車?yán)m(xù)航最好的辦法，高容量電池技術(shù)是關(guān)鍵。三元高鎳體系能夠滿足2020年動力電池單體300Wh/kg目標(biāo)，但無法實(shí)現(xiàn)2025、2030要求，全固態(tài)、三元富鋰電池值得關(guān)注。
2）電池安全問題：新能源汽車安全問題既有技術(shù)因素，也有監(jiān)管因素，更多的是由部分企業(yè)急功近利、安全意識淡薄所致。事實(shí)上，目前多數(shù)新能源汽車安全事故本可提前避免。《新能源汽車國家監(jiān)管平臺大數(shù)據(jù)安全監(jiān)管成果報告》顯示，發(fā)現(xiàn)的79起新能源汽車安全事故中，接入國家監(jiān)管平臺的事故車輛有47輛，28起事故在發(fā)生前10天內(nèi)曾被監(jiān)管平臺預(yù)警提醒。未來可利用大數(shù)據(jù)平臺等建立預(yù)警機(jī)制，并通過目錄管理加強(qiáng)對產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)管。
3）電池回收問題：應(yīng)加快統(tǒng)一動力電池的型號標(biāo)準(zhǔn)，同時建立更完善的回收體系。據(jù)統(tǒng)計(jì)2018年我國實(shí)現(xiàn)廢舊動力電池回收1.35萬噸，實(shí)際回收比只有22.9%。政策約束力差、回收體系混亂、梯次市場空間剛起步、利潤率低是造成動力電池回收率低的主要原因。
1 動力電池行業(yè)高速增長，中國電池企業(yè)崛起
1.1 十年增長超過一千倍，未來仍有很大空間
受益新能源汽車產(chǎn)銷規(guī)模擴(kuò)大及單車帶電量提升，動力電池市場保持高速增長。據(jù)中機(jī)中心合格證數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009-2018年期間，我國動力電池裝機(jī)量從0.028GWh增加到57.04GWh，十年增長超千倍，年復(fù)合增速達(dá)233.17%。據(jù)SNE Research和中機(jī)中心統(tǒng)計(jì)，2019年1-5月全球市場動力電池裝機(jī)量為41.76GWh，同比增長78.00%；國內(nèi)市場動力電池裝機(jī)量為23.37GWh，同比增長83.94%。
行業(yè)仍有很大發(fā)展空間。按照2025年新能源汽車產(chǎn)量590萬輛測算，動力電池需求量將達(dá)到330.6GWh，相比2018年57.07GWh，對應(yīng)年復(fù)合增速為28.52%。
1.2 行業(yè)競爭加劇，產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過剩
下游新能源汽車由導(dǎo)入期邁入成長期、補(bǔ)貼退坡、技術(shù)性能要求提升等因素加劇了電池行業(yè)優(yōu)勝劣汰，市場集中度提升。據(jù)中汽中心統(tǒng)計(jì)，按照集團(tuán)口徑，2018年我國新能源汽車動力電池配套企業(yè)數(shù)量只有93家，相比2015年240家減少近2/3。據(jù)合格證數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)動力電池市場CR3、CR5、CR10份額自2015年起持續(xù)提升，2019年7月市場CR3、CR5、CR10分別占比84%、89%、94%，相比2015年1月36%、48%、71%分別提升48、41、23個百分點(diǎn)。
整體產(chǎn)能過剩，結(jié)構(gòu)性問題突出。由于行業(yè)規(guī)模效應(yīng)、政策扶持、資本涌入等因素，我國動力電池產(chǎn)能擴(kuò)張迅猛，當(dāng)前產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，且高端產(chǎn)能不足、低端產(chǎn)能利用率極低。據(jù)國家863電動車重大專項(xiàng)動力電池測試中心主任王子冬披露，2018年我國動力電池總產(chǎn)能達(dá)260GWh，銷售僅50GWh。據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)，2019Q2我國動力電池企業(yè)整體產(chǎn)能利用率只有32.4%，2018年龍頭CATL產(chǎn)能利用率高達(dá)86%，而排名第3的捷威動力產(chǎn)能利用率只有49%不到一半，第10名星恒動力只有25%。
在競爭加劇、補(bǔ)貼退坡、規(guī)模效應(yīng)等因素共同作用下，電池價格快速下降，部分已接近1元/Wh。目前國內(nèi)動力電池系統(tǒng)按照材料體系劃分主要有磷酸鐵鋰（LFP，正極材料）、三元鎳鈷錳（NCM，正極材料）、鈦酸鋰（LTO，負(fù)極材料）、錳酸鋰（LMO，正極材料）四種。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年第一季度LFP、NCM、LTO、LMO動力電池Pack售價分別為2.80、2.90、4.00、2.10元/Wh,截止到2019年第二季度售價分別下降到1.05、1.10、1.80、1.00元/Wh，對應(yīng)下降幅度62.5%、62.0%、55.0%、52.4%。
1.3本土動力電池廠商崛起
全球市場中本土動力電池廠商市場份額占比過半。據(jù)SNEResearch披露，2019年1-5月全球動力電池裝機(jī)量TOP10企業(yè)分別為：CATL、松下、比亞迪、LG化學(xué)、AESC、國軒高科、三星SDI、PEVE、SKI、力神；前十名本土廠商占有五席，合計(jì)占據(jù)48.6%的市場份額，前五名本土廠商占有三席，CATL以25.4%市占率位列全球第一。
國內(nèi)市場中本土廠商占據(jù)絕大多數(shù)市場份額。由于財(cái)政補(bǔ)貼、動力電池白名單等限制，外資在國內(nèi)裝機(jī)量很低。據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)，2019年上半年國內(nèi)動力電池裝機(jī)量TOP10企業(yè)分別為CATL、比亞迪、國軒高科、力神、億緯鋰能、中航鋰電、比克、多氟多和卡耐，皆為本土廠商，合計(jì)占據(jù)87.9%的市場份額。
2 政策端：鼓勵企業(yè)做強(qiáng)，市場主導(dǎo)，擴(kuò)大開放
為引導(dǎo)我國動力電池產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展，國家先后針對性出臺近30項(xiàng)重大政策，主要集中在行業(yè)競爭管理、技術(shù)規(guī)劃引導(dǎo)兩方面。
2.1 競爭管理：從扶持做大轉(zhuǎn)向鼓勵做強(qiáng)，擴(kuò)大對外開放、引入國際競爭
政府競爭管理政策導(dǎo)向主要分為兩個階段：
1）第一階段為扶持企業(yè)做大。2015年5月工信部發(fā)布《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》要求，動力電池單體企業(yè)年產(chǎn)能不得低于2億Wh；2015年9月發(fā)布的《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》，進(jìn)一步細(xì)分到正極、負(fù)極、隔膜、電解液等四大原材料產(chǎn)能。此外，明確列入公告名單的企業(yè)將作為相關(guān)政策支持的基礎(chǔ)性依據(jù)。2015年11月至2016年6月之間先后發(fā)布4批符合條件的企業(yè)目錄（俗稱動力電池白名單），共計(jì)57家廠商，主要是CATL、天津力神、國軒高科等國內(nèi)企業(yè)。
2）第二階段為鼓勵企業(yè)做強(qiáng)。2018年12月發(fā)改委發(fā)布《汽車產(chǎn)業(yè)投資管理規(guī)定》要求，只有上兩個年度車用動力電池產(chǎn)能利用率均不低于80%的動力電池企業(yè)才能擴(kuò)產(chǎn)。2019年1月工信部發(fā)布《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件（2018年本）（征求意見稿）》，取消對企業(yè)產(chǎn)能要求，鼓勵企業(yè)制造數(shù)字化、智能化。此外，2019年工信部發(fā)布《廢止《汽車動力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》公告，動力電池白名單自2019年6月21日取消。
未來LG化學(xué)、三星SDI等實(shí)力外資企業(yè)將重新進(jìn)入中國市場，國內(nèi)動力電池行業(yè)將迎來更加激烈的競爭，下游整車企業(yè)將有更多產(chǎn)品選擇空間。
2.2 技術(shù)引導(dǎo)：部分技術(shù)指標(biāo)已實(shí)現(xiàn)政策目標(biāo)，未來或更多依賴市場選擇
目前從產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況來看，單體能量密度、循環(huán)壽命、充電倍率、使用壽命等性能指標(biāo)均已達(dá)到甚至超過2020年政策目標(biāo)，但Pack能量密度仍有較大距離。電池成本方面，目前三元電池均價約1.05元/Wh、磷酸鐵鋰電池均價約1元/Wh，三元電池價格仍略高于政策目標(biāo)。
1）單體能量密度：部分達(dá)成?！洞龠M(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》（下稱《促進(jìn)方案》）提出2020年動力電池單體比能量大于300Wh/kg。2018年底我國量產(chǎn)動力電池單體比能量達(dá)265Wh／kg。天津力神2019年研發(fā)的NCA三元高比能量動力鋰電池能量密度達(dá)303Wh／kg。
2）Pack能量密度：差距較大。《促進(jìn)方案》提出到2020年P(guān)ack比能量達(dá)到260Wh/kg。據(jù)2019年第8批《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》統(tǒng)計(jì)，絕大部分Pack比能量在140-160Wh/kg之間，其中帝豪JHC7002BEV41純電動轎車最高，Pack比能量182.44Wh/kg。
3）溫度特性：龍頭達(dá)標(biāo)?！洞龠M(jìn)方案》指出，到2020年P(guān)ack使用環(huán)境需達(dá)到-30℃到55℃。據(jù)CATL官網(wǎng)披露，其電芯在-30℃到60℃下，各項(xiàng)性能穩(wěn)定。
4）充電倍率：龍頭達(dá)標(biāo)?！洞龠M(jìn)方案》指出，到2020年動力電池系統(tǒng)可具備3C充電能力。據(jù)CATL官網(wǎng)披露，其開發(fā)的43Ah三元動力電池最大充電倍率可達(dá)4C。
5）循環(huán)壽命：龍頭電芯壽命超預(yù)期?！?lt;中國制造2025>重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖(2017版)》指出，到2020、2025、2030年P(guān)ack使用壽命達(dá)到10、12、15年。據(jù)CATL官網(wǎng)披露，其開發(fā)的長壽命電池單體可充電15000次，使用壽命長達(dá)15年（Pack壽命比電芯壽命短，部分企業(yè)在80%左右）。
隨著新能源汽車市場由導(dǎo)入期邁向成長期，以及過度追求高比能量導(dǎo)致的電池安全性等問題，未來政策對技術(shù)性能的引導(dǎo)作用或?qū)⑦M(jìn)一步減弱，車企將更多依據(jù)消費(fèi)者的實(shí)際需求來選擇技術(shù)路線。在日前披露的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》（征求意見稿）中，政策已經(jīng)不再對動力電池的性能指標(biāo)做具體的設(shè)計(jì)引導(dǎo)，而是強(qiáng)調(diào)企業(yè)在技術(shù)路線選擇、產(chǎn)品產(chǎn)能布局等方面的主體地位。
3 上游原材料：高鎳三元正極、硅碳負(fù)極、陶瓷涂覆隔膜是未來趨勢
鋰離子電池主要由四大原材料組成，分別是：正極、負(fù)極、隔膜、電解液。如圖所示，充電時Li+從正極脫出，進(jìn)入電解液中，嵌入負(fù)極，其中隔膜起著導(dǎo)通離子，阻隔電子的作用；反之放電時Li+從負(fù)極脫出，經(jīng)電解液嵌入正極。
從鋰離子動力電池的發(fā)展歷史來看，能量密度更高、更安全、成本更低始終是發(fā)展鋰電池的核心目標(biāo)，這也對鋰電池四大原材料正極、負(fù)極、隔膜、電解液的工藝和材料技術(shù)提出了更高的要求。本章主要對四大原材料當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)趨勢進(jìn)行分析。
3.1 正極材料：三元是主流，高鎳化是趨勢，NCA與國外仍有差距
商用鋰離子動力電池正極材料主要有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元體系，其中三元體系又可細(xì)分為鎳鈷錳NCM和鎳鈷鋁NCA。三元材料在能量密度方面有明顯優(yōu)勢，已成為應(yīng)用主流。
由于動力電池財(cái)政補(bǔ)貼能量密度門檻提升及消費(fèi)者對高續(xù)航新能源汽車的青睞，三元材料電池裝機(jī)量占比持續(xù)提升。據(jù)GGII披露，2019年上半年三元體系動力電池裝機(jī)量為20.22GWh，市占率達(dá)67.35%，較2016年提升44.46個百分點(diǎn)。
高鎳三元材料（NCM811、NCA）具有高容量、低成本優(yōu)勢，各大動力電池企業(yè)均大力布局，目前仍處于產(chǎn)業(yè)化初期。國內(nèi)動力電池巨頭CATL、比亞迪、力神、億緯鋰能等均選擇NCM811技術(shù)路線；國外巨頭除松下外，三星SDI、SKI、LG化學(xué)均同時布局NCM811和NCA技術(shù)路線，國內(nèi)NCA技術(shù)與國外仍有差距。目前高鎳正極尚有安全性、生產(chǎn)工藝兩方面需要改進(jìn)。1）安全性方面，鎳含量提升將導(dǎo)致電池?zé)岱€(wěn)定性急劇下降。由于Ni化學(xué)活性強(qiáng)，三元材料熱穩(wěn)定性隨著鎳含量提升急劇降低。NCM811熱穩(wěn)定溫度在230℃左右，遠(yuǎn)低于NCM333的310℃。2)生產(chǎn)工藝方面，高鎳正極工藝復(fù)雜、對產(chǎn)品一致性要求更高。鎳離子由于活性高、陽離子混排、堿性大等原因，在實(shí)際生產(chǎn)過程復(fù)雜，相比常規(guī)三元材料，三元高鎳材料需要成本更高的LiOH、純氧氣氛、專門的除濕設(shè)備、水洗工藝除掉表面殘堿等。
3.2 負(fù)極材料：人造石墨是主流，硅碳負(fù)極是趨勢
鋰離子電池負(fù)極材料主要有人造石墨、天然石墨、中間相碳微球（MCMB）、硅碳負(fù)極四種。其中MCMB由于克容量較低、生產(chǎn)過程需要消耗大量有機(jī)溶劑，且成品率很低，導(dǎo)致成本偏高，應(yīng)用有限。硅碳負(fù)極比容量最高，但是循環(huán)、倍率性能差，尚待改進(jìn)；天然石墨容量密度比人造石墨高，但是循環(huán)、倍率性能較差；綜合比較，人造石墨性能最優(yōu)。
當(dāng)前負(fù)極材料應(yīng)用以人造石墨為主、天然石墨為輔。據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)，2019上半年我國人造石墨、天然石墨、其他負(fù)極產(chǎn)量分別為87500、28800、5000噸，對應(yīng)占比72.14%、23.74%、4.12%，人造石墨占比超過7成。從趨勢上看，人造石墨市場占比緩慢提升，從2016年到2019H1增加4.29個百分點(diǎn)。
碳負(fù)極有望成為下一代負(fù)極材料。商用化石墨負(fù)極實(shí)際容量已接近理論值372mAh/g，提升空間有限，急需尋找新的替代材料。Si單質(zhì)由于充電過程中體積膨脹大（接近300%，石墨10%），首次充電效率低、材料加工成本高、導(dǎo)電率差等缺點(diǎn)，無法單獨(dú)作為負(fù)極，但是其超高的理論容量（4200mAh/g）可成為理想的添加劑，碳負(fù)極中加入少量Si（5-10%）可顯著提升容量，硅碳負(fù)極有望成為下一代負(fù)極材料，各企業(yè)紛紛布局。國外松下硅碳負(fù)極技術(shù)領(lǐng)先，在2013年即實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)（NCR18650），特斯拉Model 3用動力電池即采用硅碳負(fù)極。
3.3 電解液：核心技術(shù)在添加劑
在新能源汽車產(chǎn)業(yè)帶動下，動力電池電解液行業(yè)保持高速增長。電解液號稱鋰離子電池的“血液”，導(dǎo)通電池正負(fù)極，對鋰離子電池的工作溫度、循環(huán)效率、安全性能、倍率性能等影響重大。據(jù)GGII披露，國內(nèi)動力電池電解液產(chǎn)量從2015年3.26萬噸，增長到2018年8.59萬噸，年復(fù)合增長率38.12%。2019上半年國內(nèi)動力電池電解液產(chǎn)量4.95萬噸，同比增長42.67%；前9名市場份額穩(wěn)定，由高到低分別是廣州天賜、深圳新宙邦、江蘇國泰華榮、東莞杉杉、珠海賽緯、汕頭金光、香河昆侖、天津金牛、山東海容；前三名合計(jì)占比57%，超過一半。
添加劑是電解液企業(yè)核心競爭力。電解液由溶劑、鋰鹽、添加劑三部分組成，其中溶劑、鋰鹽成分穩(wěn)定，分別是DMC和LiFP6，添加劑品種多樣，是企業(yè)核心技術(shù)競爭力。常用電解液添加劑主要有四種：SEI成膜添加劑、導(dǎo)電添加劑、過充保護(hù)添加劑、低溫改性添加劑，對應(yīng)提升動力電池的循環(huán)、倍率、安全、低溫性能。
3.4 隔膜：濕法是主流，涂覆是趨勢，長期創(chuàng)新在新型基材
隔膜在動力電池中，起著隔離電子防止短路，導(dǎo)通離子形成回路的作用，直接影響著電池的充電快慢和安全性。鋰離子電池用隔膜生產(chǎn)工藝有干法和濕法兩種，由于工藝差別較大（干法屬于物理法，濕法屬于化學(xué)法），兩種生產(chǎn)出來的隔膜各性能參數(shù)有所不同。干法除了工藝簡單、成本低廉、熔點(diǎn)更高等優(yōu)勢外，無論是在厚度、拉伸強(qiáng)度、孔隙率、安全性等方面皆比不上濕法隔膜。
濕法隔膜是當(dāng)前主流，占比逐年提升。據(jù)GGII披露，2019上半年我國隔膜總產(chǎn)量11.5萬噸，其中濕法、干法分別生產(chǎn)8.39、3.11萬噸，同比增速93.54%、-3.74%。從趨勢上看，濕法隔膜市場占比逐年提升，從2015年38.05%增加到2019上半年72.96%。在動力電池領(lǐng)域，濕法隔膜在性能和安全性上有著超越干法的顯著優(yōu)勢，更能夠適應(yīng)當(dāng)前動力電池高能量密度化發(fā)展趨勢。
濕法隔膜相較干法隔膜雖存在諸多優(yōu)勢，但其也存在熔斷溫度低、耐熱性差，高溫收縮率高等缺點(diǎn)。為改善濕法隔膜性能，目前主流工藝是在基膜表面涂覆一層陶瓷材料，利用陶瓷的剛性支撐提升隔膜的熱穩(wěn)定性、改善機(jī)械強(qiáng)度提高其耐刺穿能力，涂覆工藝日益受到重視。
除采用涂覆技術(shù)外，由于干法、濕法隔膜分別采用PP、PE材料做基膜，材料耐溫性能受限，適宜工作溫度在150℃以下；采用PET（熔點(diǎn)225℃）和PI（熔點(diǎn)＞500℃）材料做基膜，耐溫性更佳的無紡布基膜值得重視。
4 中游封裝：方形是當(dāng)前主流，軟包未來占比或提升
鋰離子電池按照封裝形態(tài)可分為圓柱、扣式、方形、軟包四種，其中扣式基本只在實(shí)驗(yàn)室測試使用。
三種形狀電池各有優(yōu)劣，其中軟包電池在能量密度、安全性、倍率性能方面優(yōu)勢突出，但是生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品一致性差，價格昂貴；方形電池成組效率高，綜合性能好，工藝成熟，但是安全性差、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，能量密度偏低等問題突出；圓柱電池雖然工藝成熟，一致性高，但是電池內(nèi)阻大、倍率、循環(huán)性能差，單個電芯容量小成組效率低。
方形動力電池是當(dāng)前市場主力，占比超過八成。據(jù)真鋰研究統(tǒng)計(jì)，2019年上半年國內(nèi)動力電池裝機(jī)量29.80GWh，其中方形、軟包、圓柱動力電池裝機(jī)量分別為24.56、2.60、2.65GWh，對應(yīng)占比82.4%、8.7%、8.9%。從趨勢上看，方形占比持續(xù)提升，從2016年67.60%提升到2019H1的82.4%。因沃特瑪“爆雷”，圓柱占比在2017年之后急劇縮小。
方形、軟包、圓柱在不同車型上占比差異較大。據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)2018年三種形態(tài)動力電池在乘用車、客車、專用車的裝機(jī)量占比，其中方形分別為54.4%、36.4%、9.2%，圓柱為70.5%、7.3%、22.2%，軟包為66.9%、18.8%、14.3%。對比發(fā)現(xiàn)：1）方形動力電池在專用車上的占比較低，主要是由于方形電池龍頭CATL的客戶基本都是乘用車和客車企業(yè)；2）圓柱動力電池在客車上占比較低，一方面是由于客車電池組能量200-300KWh（乘用車40-60KWh），而圓柱電芯單體能量較小，如果使用圓柱電池，需要的電池單體數(shù)量太大、難以管理，另一方面是由于國內(nèi)圓柱動力電池主要采用三元材料，價格昂貴，用于客車上不經(jīng)濟(jì)。
從市場集中度來看，方形最高、圓柱次之、軟包最低。據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)2018年國內(nèi)各形態(tài)動力電池市場集中度，方形動力電池最高，基本被CATL和比亞迪兩家壟斷，合計(jì)占比82.0%；圓柱動力電池次之，比克、力神領(lǐng)先優(yōu)勢明顯，合計(jì)占比46.5%；軟包動力電池市場集中度最低，孚能科技、卡耐等市場份額相對較高，總體各企業(yè)間市占率差別較小。
成組效率不佳、成本偏高、產(chǎn)品一致性差等問題造成軟包電池商業(yè)化進(jìn)程偏慢，但軟包電池的高能量密度、高安全性、高倍率特性使得軟包具有很大的發(fā)展?jié)摿?。在消費(fèi)領(lǐng)域，軟包電池滲透率就超過70%。目前全球軟包電池巨頭LG化學(xué)等紛紛擴(kuò)大產(chǎn)能，開發(fā)的軟包電池已應(yīng)用于日產(chǎn)、通用、大眾、雷諾、現(xiàn)代、戴姆勒等主流車企。據(jù)EV sales統(tǒng)計(jì)，2018年全球新能源乘用車銷量TOP10車型，軟包電池配套占2款；銷量TOP10車企中7家已采用軟包動力電池方案。據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)，2018年國內(nèi)新能源乘用車上軟包動力電池裝機(jī)達(dá)5.1GWh，占比15.4%。隨著配套軟包電池新車型發(fā)布，預(yù)計(jì)軟包未來市場占比提升。
5 下游Pack：車企切入Pack領(lǐng)域，第三方Pack廠被邊緣化
5.1 車企切入Pack領(lǐng)域成最大勢力
整車廠紛紛切入Pack領(lǐng)域。一方面，由于Pack的定制化屬性，在市場競爭加劇的情況下，整車廠切入Pack領(lǐng)域，可有效提升電池安全性和整車競爭力；另一方面，在補(bǔ)貼退坡背景下，車廠降成本意愿強(qiáng)烈，切入Pack領(lǐng)域，可有效降低成本。因此上汽、北汽等整車廠紛紛布局Pack業(yè)務(wù)，例如上汽在2010、2017年分別與萬向123、CATL合資共建Pack公司，皆持股51%。
整車背景的Pack廠占整體市場的比例超過50%。動力電池Pack企業(yè)按照背景可分為整車廠、電芯廠、第三方Pack廠三種。據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)，2019上半年共有130家PACK企業(yè)，TOP20企業(yè)合計(jì)裝機(jī)25.48GWh，占比84.9%。TOP20廠商中整車廠占11家，分別是比亞迪、捷新動力、長安汽車、長城汽車、上汽大眾、江淮華霆、威睿電動、華晨寶馬、蜂巢能源、新中源豐田、威馬汽車，約占TOP20市場份額54.4%，占整體市場45.9%；電芯廠7家，分別是寧德時代、國軒高科、鵬輝能源、多氟多新能源、卡耐新能源、比克電池、捷威動力，約占TOP20市場份額33.9%，占整體市場29.0%；第三方PACK廠僅有普萊德、欣旺達(dá)兩家，約占TOP20企業(yè)市場份額11.7%，占整體市場10.0%。
5.2 企業(yè)布局無模組化、快充、低溫改性技術(shù)
單個電芯電壓低、容量小，遠(yuǎn)不能滿足電動汽車高壓驅(qū)動、長續(xù)航要求，故在電動汽車上應(yīng)用的不是單個電芯，而是由大量電芯組成模組，再由若干模組組成的動力電池Pack。
5.2.1無模組技術(shù)顯著提升能量密度、降低電池成本
模組組裝作為承上啟下的中間環(huán)節(jié)，主要作用有四個：1）提升組裝效率。將電芯設(shè)計(jì)成固定的幾種標(biāo)準(zhǔn)化尺寸，組裝效率高，更利于Pack的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；2）抑制體積膨脹。模組結(jié)構(gòu)件提前施加預(yù)緊力，有效控制電芯充放電過程中由于Li+插層和產(chǎn)氣副反應(yīng)引起的體積膨脹對周圍事物造成的擠壓效應(yīng)；3）增加安全性。模組上裝有傳感器，實(shí)施監(jiān)控電芯狀態(tài)；4）降低維修成本。模組上裝有傳感器，可快速定位故障位置，只用替換部分模組，不用更換整個電池包。
無模組技術(shù)可大幅提升集成效率，提升Pack能量密度。模組組裝帶來了部分問題：1）增加中間環(huán)節(jié)，降低了生產(chǎn)效率；2）增加成組件，降低了能量密度、提高了零部件成本。按照工信部2017年發(fā)布的《促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》要求到2020年，動力電池單體比能量達(dá)到300Wh/kg，Pack達(dá)到260Wh/kg。這要求從電芯到Pack的集成效率做到85%以上，而當(dāng)前乘用車電池包的集成效率普遍在60%左右，集成效率需要大幅度提升才能滿足要求。2019年9月，北汽新能源與CATL聯(lián)合生產(chǎn)的無模組CTP電池包發(fā)布，CTP電池包較傳統(tǒng)電池包體積利用率提高15%-20%、零部件數(shù)量減少40%、生產(chǎn)效率提升50%，在核心指標(biāo)能量密度上，傳統(tǒng)電池包平均為140-150Wh/kg，而CTP電池包可達(dá)到200Wh/kg以上，提升效果顯著。
5.2.2快充技術(shù)解決充電痛點(diǎn)
相比燃油車3分鐘加油、5分鐘出站，電動汽車一般30分鐘左右才能充到80%，算上排隊(duì)等候時間則需要更久。充電體驗(yàn)差極大地限制了電動汽車推廣進(jìn)程。2019年8月，中國汽車流通協(xié)會發(fā)布的《2019新能源汽車消費(fèi)市場研究報告》調(diào)查顯示：1）新能源汽車在考慮充電時，快充關(guān)注度最高，達(dá)到了27.7%；2）新能源車用戶對充電體驗(yàn)滿意度最低，只有7.3分，說明充電體驗(yàn)已成為他們的核心痛點(diǎn)。
快充技術(shù)日益受到產(chǎn)業(yè)鏈重視，不同背景的上下游企業(yè)紛紛布局。整車廠特斯拉今年3月份推出其第三代超級充電樁，充電功率250kW，相比二代充電樁功率提升72.4%；電池廠CATL在今年9月法蘭克福展會上展示了其超級快充技術(shù)，15分鐘可將電池從8%充到80%，相比常規(guī)充電技術(shù)時間縮短一半；充電樁運(yùn)營商國家電網(wǎng)，在其2018年3月招標(biāo)文件中首次出現(xiàn)475kW充電樁招標(biāo)需求。
5.2.3低溫改性技術(shù)改善汽車冬季續(xù)航
低溫不僅降低材料的反應(yīng)活性，而且會造成電解液凝固、離子遷移率降低、極化電壓增大等。應(yīng)用到動力電池，低溫就會造成：1）放電容量降低（部分Li+來不及反應(yīng)）；2）倍率性能下降（電解液接近凝固，離子遷移率下降）；3）放電平臺降低（電池阻抗增加，極化電壓增大）。根據(jù)部分代表車型冬季續(xù)航測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在0℃左右的情況下，電動車?yán)m(xù)航會下降20-30%左右。
各企業(yè)布局低溫改性技術(shù)，改善電動車冬季續(xù)航。電解液廠國泰華榮針對性開發(fā)低溫電解液，公司搭載該款電解液電池產(chǎn)品，-40°C、0.2C放電容量大于90%，0.5C放電容量大于80%。電池廠國軒高科，針對高寒低區(qū)開發(fā)的低溫動力電池，-40℃放電容量可達(dá)到常溫90%。整車廠蔚來、比亞迪等在其最新車型均搭載智能溫控系統(tǒng)，在低溫下啟動PTC加熱電池組。
6 挑戰(zhàn)與展望
2019年8月中國汽車流通協(xié)會發(fā)布《2019新能源汽車消費(fèi)市場研究報告》顯示，車輛續(xù)航、電池安全、電池回收是消費(fèi)者放棄購買新能源汽車三大主要因素，合計(jì)占比87%。未來這些消費(fèi)者關(guān)心的行業(yè)痛點(diǎn)能夠被解決嗎？
6.1 解決里程焦慮：全固態(tài)、三元富鋰電池值得關(guān)注
《2019新能源汽車消費(fèi)市場研究報告》顯示，電動車?yán)m(xù)航問題是消費(fèi)者放棄購買純電動車主因，占比高達(dá)46%。在整車空間和質(zhì)量約束條件下，提高電池能量密度是增加電動車?yán)m(xù)航最好的辦法。
為此，政府先后出臺多項(xiàng)文件對動力電池能量密度提出規(guī)劃。2017年2月，工信部聯(lián)合其他部委發(fā)布《促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》指出，到2020、2025年，動力電池單體比能量分別達(dá)到300、500Wh/kg；2018年1月，國家制造強(qiáng)國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會發(fā)布《<中國制造2025>重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖(2017版)》指示，到2020、2025、2030年單體能量密度分別達(dá)到350、400、500Wh/kg。2019年1月工信部苗圩部長在“中國電動汽車百人會論壇（2019）”上披露，截止到2018年底我國量產(chǎn)的動力電池單體能量密度已達(dá)到265Wh／kg，基本達(dá)成2020目標(biāo)。
目前三元高鎳體系能夠?qū)崿F(xiàn)2020年動力電池單體能量密度目標(biāo)，但2025、2030年目標(biāo)有待新技術(shù)突破，全固態(tài)、三元富鋰值得關(guān)注。理論上能夠?qū)崿F(xiàn)更高容量目標(biāo)的技術(shù)有五種：全固態(tài)電池、三元富鋰正極、鋰空氣電池、鋰硫電池、氫燃料電池，其中前兩者具有一定的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，后三者還有很長一段路要走。全固態(tài)電池有兩大優(yōu)勢：1）安全性更高，使用的是全固態(tài)電解質(zhì)，不易燃、不易發(fā)生副反應(yīng)；2）能量密度更高，負(fù)極可采用金屬鋰，容量更高和電壓更高。三元富鋰正極也有兩大優(yōu)勢：1）電池容量更高，理論容量較NCM811高20-35%；2）電壓平臺更高，綜合放電平臺在4.0-4.2V之間，比當(dāng)前三元3.6V更高。
6.2提高電池安全性：加強(qiáng)監(jiān)管與事前預(yù)警
《2019新能源汽車消費(fèi)市場研究報告》顯示，電池安全問題是消費(fèi)者放棄購買純電動車第二大因素，占比高達(dá)26%。2019年8月，新能源汽車國家大數(shù)據(jù)聯(lián)盟發(fā)布《新能源汽車國家監(jiān)管平臺大數(shù)據(jù)安全監(jiān)管成果報告》披露，自2019年5月起到報告發(fā)布前，新能源汽車國家監(jiān)管平臺共發(fā)現(xiàn)79起安全事故，涉及車輛96輛。從車輛狀態(tài)看，在已查明狀態(tài)的車輛中，41%處在行駛狀態(tài)、40%處在靜置狀態(tài)、19%處在充電狀態(tài)；從電池材料看，86%使用三元（與三元材料市場占比高有關(guān)）、7%使用磷酸鐵鋰、7%電池類型不確定；從原因來看，在已查明起火原因的車輛中，58%車輛起火源于電池問題，19%車輛起火源于碰撞問題，剩余部分車輛起火源于浸水、零部件故障、使用問題等原因。
我們認(rèn)為新能源汽車安全性問題突出，主要原因有五個：
1）監(jiān)管缺乏，部分事故可提前避免?！缎履茉雌噰冶O(jiān)管平臺大數(shù)據(jù)安全監(jiān)管成果報告》顯示，發(fā)現(xiàn)的79起新能源汽車安全事故中，接入國家監(jiān)管平臺的事故車輛有47輛，28起事故在發(fā)生前10天內(nèi)，已經(jīng)被監(jiān)管平臺預(yù)警提醒。
2）技術(shù)不夠成熟，且參差不齊。2019年6月，某造車新勢力宣布召回搭載在2018年4月至10月期間生產(chǎn)動力電池包的電動汽車，規(guī)模達(dá)數(shù)千輛，主要原因是搭載的電池模組內(nèi)部電壓采樣線束走向不當(dāng)。
3）當(dāng)前動力電池特性決定，汽油著火點(diǎn)427℃，動力電池?zé)崾Э販囟?00-220℃左右。2019年6月，歐陽明高教授在“2019中國（青海）鋰產(chǎn)業(yè)與動力電池國際高峰論壇”上披露，其測試電池?zé)崾Э仄鹗紲囟萒1約90℃、熱失控觸發(fā)溫度T2約215℃、熱失控最高溫度T3可達(dá)900℃。
4）過度追求大容量，快充。高鎳降低材料的熱穩(wěn)定性，快充增加單位時間產(chǎn)熱量，皆會提高電池的熱失控風(fēng)險。
5）媒體對新事物更為關(guān)注，加深了消費(fèi)者對電動汽車更容易發(fā)生安全事故的誤解。以特斯拉為例，據(jù)美國消防協(xié)會披露，2003-2007年全美年平均28.7萬起汽車火災(zāi)，按照2003年美國汽車保有量2.37億臺計(jì)算，燃油車著火概率1.2‰;特斯拉上市至今起火事故大約50起，到2018年底累計(jì)銷量50萬左右，起火概率0.1‰。美國NFPA和NHTSA多次表態(tài)，燃油汽車發(fā)生自燃概率是電動汽車的五倍。
對此，我們建議：1）政府側(cè)：利用大數(shù)據(jù)平臺等建立預(yù)警機(jī)制，并利用目錄管理加強(qiáng)對產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)管；2）企業(yè)側(cè)：將安全性放在首位，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)與一致性檢測；3）媒體側(cè)：客觀報道，正確引導(dǎo)消費(fèi)者對于新能源汽車的認(rèn)識；4）用戶側(cè)：車主應(yīng)提高安全意識，減少電池過充過放、重視充電異常、預(yù)警提醒，及時上報。6.3 提高電池回收率：建立電池回收體系，重點(diǎn)在獎勵處罰機(jī)制
據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心預(yù)測，至2020年我國動力電池累計(jì)退役量將達(dá)20萬噸（約25GWh），至2025年累計(jì)退役量約78萬噸（約116GWh），其中可進(jìn)行梯次利用的約為55萬噸，占總退役量70%。動力電池按照電量分為三個場景：1）服役狀態(tài)，使用時間較短，實(shí)際容量衰減較輕，可達(dá)額定容量80%及以上；2）梯次利用，使用時間較長，實(shí)際容量衰減嚴(yán)重，在額定容量20-80%之間，仍具有使用價值，用于儲能和低速電動車領(lǐng)域；3）再生利用，實(shí)際容量低于額定容量20%，使用價值低，安全隱患大，只能破碎再生回收貴金屬。
目前動力電池回收率不到1/4。龐大的數(shù)量讓退役動力電池的回收成為不可忽視的問題，如不能妥善處理，不僅會帶來巨大的環(huán)境污染、安全隱患，還會導(dǎo)致鎳、鈷、鋰等貴金屬資源的大量浪費(fèi)。對此，政府非常重視，僅2018年工信部就發(fā)布了4項(xiàng)動力電池回收相關(guān)政策，例如發(fā)布首批“動力電池回收白名單”。但是我國鋰離子動力電池回收占比仍然較低。據(jù)GGII統(tǒng)計(jì)，2018年我國實(shí)現(xiàn)廢舊動力電池回收1.35萬噸，實(shí)際回收比只有22.9%。
我們認(rèn)為國內(nèi)動力電池回收率低，主要原因有五個：
1）政策約束力度不夠，無激勵、處罰措施。電池回收問題在鉛酸電池時就存在，由于政策處罰力度不夠，實(shí)際回收率也不高。但鋰離子動力電池回收必要性要大得多，主要是因?yàn)椋?）鋰離子電池污染更嚴(yán)重，鉛酸電池主要是硫酸和鉛，而鋰離子動力電池中的HF酸、有機(jī)氣體污染更嚴(yán)重；2）鋰離子電池回收價值更高，中國少鎳缺鈷，鋰、鎳、鈷等金屬價格昂貴，回收價值更大；3）鋰離子電池安全隱患更大，鋰離子動力電池容量更高有爆炸安全隱患，而鉛酸電池沒有。
2）回收體系混亂，責(zé)任和能力脫節(jié)。國家規(guī)定新能源車企承擔(dān)動力電池回收主體責(zé)任，但是車企并沒有回收技術(shù)能力，2018年發(fā)布的首批5家動力電池回收白名單，沒有一家車企。
3）回收技術(shù)不達(dá)標(biāo)，技術(shù)和渠道脫節(jié)。當(dāng)前大量的廢舊電池進(jìn)入小作坊，小作坊由于沒有環(huán)保監(jiān)管，半手工拆卸，固定開支低，利潤更高，所以其廢舊電池報價更高，拿貨更多；而擁有動力電池梯次利用、再生利用技術(shù)的大企業(yè)，渠道拿貨并沒有優(yōu)勢。
4）梯次利用市場空間沒打開，動力電池梯次利用主要用于儲能、低速電動車領(lǐng)域，這兩個領(lǐng)域的電池，之前長期被鉛酸電池占領(lǐng)，目前還在替換期。
5）回收利潤低，回收意愿不強(qiáng)烈。退役動力電池型號多，無法流水線作業(yè)；量很不穩(wěn)定，無法保證設(shè)備開工率；且早期多為LFP電池，回收價值低；再加上環(huán)保、Li等貴金屬降價壓力，回收企業(yè)利潤率很低?；厥正堫^格林美2018年報披露，公司2018年電池材料毛利率只有22.01%。
對此我們建議：1）政府側(cè)：出臺獎懲機(jī)制、加強(qiáng)行業(yè)監(jiān)管；2）電芯廠：統(tǒng)一動力電池型號標(biāo)準(zhǔn)，完成電芯溯源標(biāo)記；3）整車廠：采取充換電模式并舉，鼓勵以舊換新，完善回收體系；4）回收廠：加大回收技術(shù)投入，深化上下游產(chǎn)業(yè)鏈合作，提升回收效益。
原標(biāo)題:中國動力電池發(fā)展報告：2019其最新車型均搭載智能溫控系統(tǒng)，在低溫下啟動PTC加熱電池組。
