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　　作者 | 科技物语

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　　新能源汽车已经成为不可逆转的发展趋势，作为它的心脏，动力电池也表现出旺盛的生命力，本文就此谈几点看法，不妥之处，敬请指正。

　　一、现状，一席之地

　　电池系统是电动汽车性能的关键，在整个新能源汽车成本构成里面，电池占到整车成本的 35%-50%，电池技术的发展、性能的提升是决定新能源车实现长久发展的核心动力。

　　全球动力电池产能集中于中、日、韩三国，全球出货量占比连续多年保持90%以上，其中，前两大巨头企业宁德时代、LG新能源电池全球装机占比达50%以上，松下、比亚迪和SK紧随其后。

　　近年来，我国新能源电池产业发展态势迅猛，取得显著成就，凭借循环使用寿命长、能量密度高等一系列优势迅速占领电池市场，在全球前十大动力电池供应商中，中国企业数量占一半，市占率达到了37.28%。

　　预计，到2025年，全球动力电池市场规模或将达3000亿美元水平，我国自2015年赶超日本成为全球最大的动力电池生产国后，技术积累优势明显，各项发明专利领先世界，连续多年在全球占比份额不断上升。

　　行业预测，未来十年动力电池的产能中心将会逐渐转移到中国、欧盟和美国，但中国产能依然保持全球领先地位。

　　我国新能源电池企业数量还在不断增加，不仅有宁德时代、国轩、力神、天能等龙头企业，也有河南锂动、中科科技等一批中小新能源企业，当前宁德时代为宝马、大众、戴姆勒、沃尔沃及博世等多家欧洲汽车行业巨头供货，并在欧洲建立了电池工厂。

　　预计2022年我国汽车动力电池产能有望达到358GWh。到2025年，宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、中航锂电、国轩高科产能约将达627GWh、180GWh、186GWh、88GWh、48GWh，未来，上述电池企业发展速度和全球地位将进一步提高。

　　面对庞大的市场需求，我国电池企业要加快实现电池的智能制造，保证电池制造的安全，质量一致性，从而增强自主品牌的市场竞争力，赢得更大的市场。

　　二、锂氢，各有千秋

　　中国新能源电池产业发展战略是：以动力电池和燃料电池为重点，其他多元化电池技术综合发展，涵盖乘用、商用两大领域。

　　锂电池与氢电池，各有应用场景，前者，加速落地新能源乘用场景；后者，以新电池技术为切入点，丰富拓展新能源商用场景。

　　动力锂电池目前是最成熟的一条技术路线，在能量密度、批量化量产成本、循环寿命等综合评估体系中与整车的匹配度高，未来5至10年内，动力锂电池仍将主导新能源电池产业发展，是新能源车电池的“主力军”。

　　随着铅酸电池逐渐淡出了主流汽车的动力系统，锂离子电池无疑是汽车电池的主旋律，锂离子电池的体积更小，循环寿命更长，无记忆效应且无污染，具备快速充放电能力，是当前汽车行业研发的主力电池。

　　根据采用的电芯化学成分，可分为两大类：三元锂离子电池（NCM/NCA）和磷酸铁锂电池（LFP）。

　　三元锂电池具有诸多先天优势，而其中最为突出的便是续航能力，但磷酸铁锂还有一个让车企无法拒绝的理由，那就是电池寿命。三元锂电池的充电循环次数为800次，而磷酸铁锂为2500次。

　　无论是三元锂电池还是磷酸铁锂离子电池技术，经过几十年的发展,其自身的比能量、比功率等性能都有较大的提高,，让新能源汽车的续航、补能效率获得了长足的进步。

　　当前磷酸铁锂和三元锂等动力锂电池技术应用，在乘用纯电动和混动汽车中占绝对主导地位，已处于商业化量产阶段，以前，三元锂电池占有优势，近期，比亚迪刀片电池的横空出世，在传统磷酸铁锂电池的基础上大幅提升了性能，特斯拉、比亚迪、上汽、小鹏汽车等汽车厂商均大规模采用磷酸铁锂电池。

　　三元还是铁锂？是个大是大非问题，未来三元想要再次领先，会走两条路径，一是高镍和超高镍，完全拉开跟铁锂的能量密度差距；二是降本，缩小跟铁锂的成本差距。

　　氢燃料电池在功率密度、充氢效率等方面优势明显，适合商用远途场景，中国重汽就表示，氢能源更适用于长距离运输。

　　氢燃料电池系统由电堆、氢气循环系统、空压机构成。其中燃料电池堆栈即电堆为电池内部重复单元，是最关键、最昂贵的部分之一。

　　氢燃料电池无需燃烧，而通过将储氢罐中的氢气和空气中的氧气转换成水这一化学反应产生电能。

　　氢燃料电池其本身具备零排放、零污染、无噪音、充氢快、续航强等优势特点，相较于纯电动力电池，氢燃料电池在质量能量密度、体积功率密度、充氢效率方面具备优势。

　　以发展氢燃料电池商用车作为发展新能源商用车领域的切入点，解决商用车电池里程和充电时间“焦虑”，加氢时间一般在5分钟内，续航里程能达到600公里以上。

　　2017年起，国家陆续出台政策推动氢能及氢燃料电池产业发展。2020年，氢燃料电池加速进入示范导入期，据预测，到2025年氢燃料电池车保有量预计约达10万辆，2035年前保有量约达100万辆。

　　氢燃料电池涉及的产业链较长，当前全球氢燃料电池发展应用尚处于商业化早期，尚未形成类似宁德时代、LG新能源在动力电池领域具备绝对领先优势的龙头企业。

　　我国氢燃料电池厂商方面，主要有雄韬股份、国鸿氢能、重塑股份、新源动力等参与布局，长城汽车、上汽集团、宇通客车等厂商也参与氢燃料电池布局。

　　目前主流的氢燃料电池车采用的依然是相对传统的球罐储气方式，以保证气压受力均匀，但这也很大程度上限制了车身零部件布局的灵活性。

　　日本与中国新能源之路截然相反——那就是发展氢燃料电池，中日新能源汽车之争，从某种程度上是锂电池和氢电池谁才是未来之争？

　　“锂氢之争”，到今天还没有终局，目前的选择，主要集中在锂电池乘用汽车和氢能源商用汽车上。

　　电池路线多元化是新能源时代的发展趋势。从多元角度说，以固态、钠离子、高镍多元、铝空气等为代表的众多新兴电池技术，将丰富新能源电池市场发展的多元化战略格局。

　　近年来，以钠离子电池、固态电池等为代表的新型新能源电池技术逐步得到发展。2021年7月宁德时代正式发布第一代钠离子电池，单体能量密度达160Wh/kg。而固态电池，热效能表现佳、极限能量密度高、量产成本优化空间大，可缓解目前存在的里程焦虑，也是电池未来的发展新方向。

　　三、未来，任重道远

　　多国政府为摆脱化石能源危机加大力度推广电动车，就我国来说，中汽协发布，6月份新能源汽车产销创历史新高，分别完成59万辆和59.6万辆，同比均增长1.3倍，其中纯电动汽车产销量同比均增长1.2倍，因此，从我国到全球，电池需求在加大，但就我国动力电池产业来说，存在以下三大问题

　　1、高端市场竞争力不强

　　在国际高端新能源汽车市场，占据主要市场份额的仍为美国特斯拉，其所用动力电池主要来自韩国LG与日本松下，宁德时代虽然和特斯拉达成合作意向，不过离大批量供货仍相距甚远。

　　我国新能源汽车品牌理想、小鹏及蔚来等均进军高端新能源汽车市场，但是其市场销售量仍不高，可容纳高端新能源电池的能力仍不强，动力电池生产企业大都只能瞄准中低端市场，市场竞争激烈且利润微薄，甚至处于白热化状态。

　　2、电池原材料受制约

　　我们都知道，3月以来，特斯拉、比亚迪、小鹏汽车、理想汽车等多家新能源车企都调高了售价，原因是动力电池涨价，而动力电池涨价又是因为上游原材料涨价。

　　2021年初电池级碳酸锂均价仅为6万元/吨，而截至4月上旬，产品价格已经突破了50万元/吨，高得离谱，而三元电池的另外两个原料镍、钴也同样迎来了不菲的上涨幅度。

　　锂的电荷密度很大并且具有稳定的氦型双电子层，因此成为电池行业的首选；镍可提升电池的体积能量密度，从而提升续航能力；钴决定了电池的充放电性能，也可以提升电池稳定性、延长电池寿命。

　　全球锂资源储量75%集中在澳大利亚和南美，其中澳洲主要是锂矿石、锂盐湖则主要集中在南美。并且，这些矿产从探明储量到开发或者扩产大致需要5年左右的时间周期。至于金属钴和金属镍，钴在中国是没有的，而镍在中国的产量也十分稀少。

　　因此，动力电池中的锂、钴、镍等都属于战略性金属矿产，我国绝大部分都需要进口，种种迹象表明，短期内上游材料似乎已经拿捏了动力电池乃至新能源发展的主动脉，手里有没有矿成为了考验动力电池厂商的关键要素。

　　正因为如此，宁德时代大力布局锂矿，作为动力电池的一代王者，宁德时代，从2018年3月开始，对外投资及自建锂矿7个项目，其中大部分集中于海外，宁德时代也已经通过自身或旗下参股公司投资了四个项目，锁定镍、钴资源，保证其三元电池的材料供给。

　　由于电池上游金属材料供应不稳定，未来技术路线选择至关重要，发展例如无钴、钠离子等新技术，可减少对特定上游资源依赖，降低原料端对电池生产成本影响。近年来，钠离子电池将逐步抢占磷酸铁锂电池市场，蜂巢能源致力于“无钴电池”的研发，固态电池等新型电池逐步投产。

　　3、技术进步难度加大

　　不错，我国新能源电池企业在技术创新方面不断得以突破，例如，宁德时代的CTP电池包技术、全球首创的电芯大面冷却技术、国轩高科的JTM电池集成技术、比亚迪的刀片电池技术、天能电池集团的类蜂窝状高能电极技术等，均为当今新能源电池行业的创新亮点。

　　虽然如此，但其整体技术创新实力仍相对较弱现状没有改变，主要集中于电池故障、续航问题、充电问题等方面，LG新能源电动汽车电池专利数量达到两万三千余个，在中国、韩国、美国和欧洲拥有全球化的技术创新中心，我国企业和其相比，还有差距。

　　另外，当锂电池已经发展成熟时，再往上突破就是一个非常缓慢的过程，进步但难度加大，从学术研究到产业投资再到应用，都要经历一个漫长的过程。

　　动力电池在生产要素上兼具设计和制造，在设计上整合四大材料构成电池体系，成熟的配方需要研发数年，在制造上需要在保证良品率的同时不断扩大规模降低成本。

　　未来我国仍需在新能源电池性能、电池组均衡、快充技术、电池能量、电池容易自燃及电池材料等方方面面加强基础性科学研究，如果一些新型电池如锂硫电池成功商业化应用，可用更小的体积提供足够的能量密度。

　　结语：动力电池产业，要聚焦国家战略，围绕产业链构建创新链，配置资源，加快实现动力电池技术革命性突破，支撑中国动力电池实现产业升级和可持续发展。