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近(jìn)幾(jǐ)年,在全(quán)球碳(tàn)中(zhōng)和的宏(hóng)觀背(bèi)景下,新能(néng)源汽(qì)車市場迎(yíng)來爆發式增長,帶動動力電池(chí)裝車量持續提升。
新能源汽車(chē)融彙新能源(yuán)、新材料(liào)、互(hù)聯網、大(dà)數據、人工智能等多種技術,正(zhèng)推動汽車從單(dān)純的交(jiāo)通工(gōng)具(jù)向移動智(zhì)能終(zhōng)端、儲能(néng)單元和(hé)數字空(kōng)間(jiān)轉變。動(dòng)力電池作爲(wèi)新能源(yuán)汽車的(de)核心部件,占新能源汽車總成本的(de)40%左右(yòu),随着(zhe)新(xīn)能源汽(qì)車滲(shèn)透率的逐步提(tí)升,動力電(diàn)池将(jiāng)發展空(kōng)間廣闊(kuò),預計2025年(nián)之後的(de)市場(chǎng)規(guī)模超萬(wàn)億,未來五到十(shí)年将是動力電池的(de)黃(huáng)金(jīn)發展時期(qī)。
一、碳(tàn)中和背景下,新(xīn)能源(yuán)汽車已成爲行業發展主(zhǔ)線
随(suí)着全球能源危(wēi)機(jī)和(hé)環境(jìng)污染問題(tí)日益(yì)突出,新(xīn)能源汽車行業的(de)發展(zhǎn)受到高度重視(shì),加大(dà)新能源汽(qì)車(chē)的(de)研發生産(chǎn)力度(dù)已經在全(quán)球範(fàn)圍内形成(chéng)共識。近年來,各(gè)國政府相(xiàng)繼将(jiāng)燃油(yóu)車禁售提(tí)上議程,我國也已開始研(yán)究停止生産銷(xiāo)售傳(chuán)統能(néng)源 汽車的(de)時間表(biǎo),新(xīn)能源(yuán)汽車取代燃油汽車已成(chéng)爲必然趨勢(shì)。
從全球來看,世界各主(zhǔ)要經濟體相繼(jì)提出“碳達(dá)峰、碳(tàn)中和(hé)”方案。歐盟已制定嚴(yán)苛的(de)綠色經濟複蘇(sū)計(jì)劃,2021年(nián)起(qǐ)對所有新車實施二(èr)氧化碳排(pái)放量(liàng)不超(chāo)過95g/km的規定(dìng),同時歐盟委員會計(jì)劃要求新(xīn)車和(hé)貨車(chē)的(de)排(pái)放量(liàng)從2030年(nián)起下(xià)降65%,從2035年(nián)開(kāi)始下降100%,并且歐(ōu)洲各(gè)大(dà)車企(qǐ)也(yě)最遲(chí)将于(yú)2035年(nián)前停止(zhǐ)銷售燃(rán)油車型。
從國内來看,我(wǒ)國已提出(chū)“雙碳(tàn)目标”,将(jiāng)大(dà)力發(fā)展新能源(yuán)交通(tōng)方式,根據(jù)2020年11月(yuè)2日國務(wù)院辦公(gōng)廳發(fā)布(bù)《新能源(yuán)汽車産業發展(zhǎn)規劃(2021-2035年)》,到2025年(nián),純(chún)電動乘(chéng)用(yòng)車新車平均電耗降(jiàng)至12.0千(qiān)瓦時(shí)/百公裏,新(xīn)能(néng)源(yuán)汽車(chē)新車銷售量達(dá)到汽(qì)車(chē)新(xīn)車銷(xiāo)售總(zǒng)量(liàng)的20%左右(yòu)。到2035年(nián),純(chún)電動汽(qì)車将成爲(wèi)新銷(xiāo)售車(chē)輛的(de)主流(liú),将爲世界(jiè)經濟(jì)發展注(zhù)入新動(dòng)能。
根(gēn)據工信部(bù)指導(dǎo)編制的《節(jiē)能與新能(néng)源汽(qì)車技術路線圖(tú)2.0》,2025年新能源汽車占汽(qì)車總銷量(liàng)的比(bǐ)重達到20%,2030年(nián)新能源汽車(chē)在(zài)總銷量(liàng)的(de)占比(bǐ)達到(dào)40%左右,2035年新(xīn)能源汽車銷量占國(guó)内汽車市(shì)場銷量的(de)50%以上(shàng)。同時混動新車的占比(bǐ)也将在2030年達(dá)到傳統能源乘用車(chē)的75%以(yǐ)上,2035年(nián)混(hùn)動及新(xīn)能源汽車(chē)在傳(chuán)統能(néng)源(yuán)乘用車(chē)中的(de)占(zhàn)比将達到100%。《總路線2.0》預測(cè)2030年新能(néng)源汽車銷量将超(chāo)過3000萬輛,2035年新能源汽車銷(xiāo)量将達到(dào)4000萬(wàn)輛以(yǐ)上。
二、受(shòu)益于(yú)新能源汽(qì)車的快速發展,動力電池(chí)市場(chǎng)規模(mó)持續擴大
新能源汽車産(chǎn)銷量(liàng)同(tóng)比均繼續保(bǎo)持高速增長,同比(bǐ)增速持(chí)續顯著領先行(háng)業。根(gēn)據工(gōng)信部(bù)數據,2021年我國(guó)新(xīn)能源汽(qì)車(chē)銷量(liàng)達到(dào)352萬(wàn)輛(liàng),同比(bǐ)增長(zhǎng)160%;根據乘聯會(huì)數據,2021年新能(néng)源汽車國(guó)内零售滲(shèn)透(tòu)率14.8%,其中(zhōng)12月滲透率達22.6%,已超過(guò)《新能源汽(qì)車産(chǎn)業發展規(guī)劃》中(zhōng)制定(dìng)的2025年(nián)達到20%滲透(tòu)率的(de)目标(biāo)。
根(gēn)據中國(guó)汽車動力電池(chí)産業(yè)創(chuàng)新(xīn)聯盟(méng)數據,2021年,我(wǒ)國動力電池(chí)産量爲(wèi)219.7gwh,同比增長163.4%;銷量爲186gwh,同(tóng)比增長182.3%;裝(zhuāng)車(chē)量爲(wèi)154.5gwh,同比增(zēng)長142.8%。根(gēn)據sne數據,2021年(nián)全球各國注冊的電(diàn)動(dòng)汽車電(diàn)池電量總量爲(wèi)296.8gwh,同比(bǐ)增長102.2%,環比(bǐ)上漲(zhǎng)37.3%。
三(sān)、中(zhōng)日韓企業(yè)占(zhàn)據全球(qiú)動力電(diàn)池(chí)市場的主(zhǔ)要份(fèn)額
從頭部(bù)企業(yè)來看,全球(qiú)動力電池廠商主要(yào)集中在中(zhōng)日(rì)韓三國。根據(jù)sne research發布(bù)的2021年(nián)全球(qiú)動力電池(chí)裝機量排(pái)行榜(bǎng),中國廠(chǎng)商6家、韓(hán)國3家、日本1家,前(qián)十名(míng)分别爲:甯德時代、lg新(xīn)能源(yuán)、松下(xià)、比亞迪(dí)、sk on、三(sān)星sdi、中創新航(中(zhōng)航锂電)、國(guó)軒高(gāo)科、遠景動力、蜂(fēng)巢能源(yuán)。
2021年,甯德(dé)時代在動(dòng)力(lì)電池領域的全球裝機量達(dá)到96.7gwh,市(shì)場占有率爲32.6%,位(wèi)列(liè)全球第一,這(zhè)是甯(níng)德時(shí)代(dài)連(lián)續第五年(nián)登上(shàng)全球最大動力(lì)電池(chí)企(qǐ)業(yè)的寶座,與2020年相比,其(qí)市場份額增(zēng)加(jiā)了8個百分點;韓(hán)國lg新能源排名第二(èr),2021年動(dòng)力電池裝(zhuāng)機量爲60.2gwh,市(shì)場占有率爲(wèi)20.3%,是甯德時代(dài)最大(dà)的競(jìng)争對手;日本松下排名三,2021年動(dòng)力電(diàn)池裝(zhuāng)機量(liàng)爲36.1gwh,市場占有率(lǜ)爲12.2%。
全球動(dòng)力電(diàn)池公(gōng)司行(háng)業集中效應十(shí)分明(míng)顯(xiǎn),2019—2021年,前三(sān)家企(qǐ)業(yè)合計占(zhàn)市場比例(lì)分别爲63%、66%、65%;前(qián)十家企業(yè)所占(zhàn)市(shì)場份額(é)也保持在90%以上(shàng)。
我國在(zài)動力電(diàn)池方(fāng)向具(jù)有明(míng)顯優勢(shì),2021年我國動力(lì)電池(chí)廠商裝機量占(zhàn)據全(quán)球50%左(zuǒ)右的市場(chǎng)份額(é),且我(wǒ)國在動力電池主要(yào)材料供應(yīng)鏈正(zhèng)負極,隔膜、電解(jiě)液、配(pèi)套(tào)齊全,可以進行完全獨立的(de)設計和量(liàng)産,在(zài)全(quán)球(qiú)汽車行業(yè)電(diàn)氣化的(de)變革浪(làng)潮中(zhōng),動(dòng)力電池行業相關企業(yè)将會明(míng)顯受(shòu)益。
四(sì)、在電(diàn)池技術路(lù)線上(shàng),磷酸鐵锂(lǐ)和三元锂(lǐ)電各具優(yōu)勢,在現階(jiē)段仍(réng)是市場(chǎng)主(zhǔ)流
2021年(nián),我國磷酸鐵锂(lǐ)電池裝車量爲79.8gwh,同比增長227.4%,占總裝車量(liàng)的51.7%;三元(yuán)電池的(de)裝車量爲74.3gwh,同比增(zēng)長91.3%,占(zhàn)總裝車量的48.1%。兩種主(zhǔ)流路線,占(zhàn)到總(zǒng)裝(zhuāng)車量的(de)99.8%。
從發(fā)展曆程看(kàn),磷酸(suān)鐵锂(lǐ)的裝機量份額經曆(lì)了一段先下降(jiàng)後增(zēng)長的階段。2014年和2015年間,磷酸鐵锂電池在新(xīn)能源乘(chéng)用車市場上一度占據主導地位;之後(hòu)受到(dào)政策(cè)補貼的(de)影響,三(sān)元锂電池(chí)裝機量(liàng)從(cóng)2016年起占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位;進入(rù)2020年以(yǐ)後,随着甯德時代ctp技術發(fā)展,比亞迪(dí)電(diàn)池的推出,針對高(gāo)能量密度電池(chí)(如三元锂(lǐ)電池(chí))補貼的下(xià)降和(hé)三元(yuán)锂(lǐ)材(cái)料(liào)電(diàn)池安(ān)全(quán)性問題(tí)日益明(míng)顯,磷酸(suān)鐵锂電池(chí)市場(chǎng)份額重新超越(yuè)三元锂電池。
目(mù)前,動力(lì)電池技(jì)術路線(xiàn)主(zhǔ)要分爲磷(lín)酸鐵锂、三(sān)元材料,其(qí)使用場景各有不(bú)同(tóng),不存在(zài)技術上(shàng)的優劣(liè)替代關(guān)系。其中,磷酸鐵(tiě)锂(lǐ)電(diàn)池憑借較(jiào)高的安全性能、出色(sè)的循環性(xìng)能、較低的(de)成本(běn),早期(qī)主要應用(yòng)于新能源商用車,在(zài)近幾年,乘(chéng)用車(chē)磷酸(suān)鐵锂電池(chí)出(chū)貨(huò)量亦快速增長;三元材料(liào)電(diàn)池憑借(jiè)能量(liàng)密度(dù)高、抗(kàng)低溫、倍(bèi)率性能(néng)高的優勢(shì),主要應用(yòng)于新(xīn)能源(yuán)乘(chéng)用車(chē)。
行業分(fèn)析師(shī)曾佑(yòu)鵬認爲,近兩年受國内新(xīn)能源(yuán)汽車(chē)補貼政策逐步(bù)退出(chū)的影響,三(sān)元锂電(diàn)池(chí)憑借(jiè)更高能量密度(dù)獲得政(zhèng)策補貼的優(yōu)勢有所減(jiǎn)弱,疊(dié)加未來幾年電化學儲能(néng)領域(yù)對(duì)磷(lín)酸鐵(tiě)锂電池的市場(chǎng)需求(qiú)上揚(yáng),使得磷酸(suān)鐵锂電池(chí)産量增速超過三元锂電(diàn)池;全(quán)國乘聯會(huì)秘書(shū)長崔(cuī)東樹(shù)認爲(wèi),與(yǔ)需要钴(gǔ)、鎳等價格高(gāo)企且(qiě)相對稀缺金(jīn)屬的(de)三元(yuán)锂電池相(xiàng)比,磷酸鐵锂電池成本(běn)更低,尤(yóu)其在锂電正極(jí)、負極(jí)、電解(jiě)液等(děng)原材料(liào)齊(qí)漲價的當下,其規模(mó)化(huà)生(shēng)産的成本(běn)壓力(lì)相對較(jiào)小(xiǎo)。但崔東(dōng)樹同時指出,從(cóng)材料角度看(kàn),目前磷酸鐵锂電池能量(liàng)密度已無太多上升(shēng)空間(jiān),很可(kě)能限(xiàn)制其未來(lái)的應用(yòng)場景;中(zhōng)國科學院電工(gōng)研究所教授陳(chén)永翀認爲(wèi),未來(lái)新能(néng)源(yuán)汽車市(shì)場預期(qī)将更加(jiā)細分(fèn),在短程低(dī)速或(huò)中短程(chéng)電(diàn)動車(chē)市場(chǎng)中,磷(lín)酸鐵锂電(diàn)池很(hěn)可能維持主流地位,但對(duì)長程(chéng)或其(qí)他用途(tú)車(chē)輛而言,三元锂(lǐ)電池(chí)也(yě)有望維(wéi)持一定優勢。
筆(bǐ)者認(rèn)爲(wèi),在沒有(yǒu)重大技術創新商用(yòng)前,磷(lín)酸鐵(tiě)锂和三(sān)元锂電技術路(lù)線将并(bìng)存發展,其中磷(lín)酸鐵锂依托安(ān)全性能和(hé)循環充電優勢,更多(duō)發展(zhǎn)低端(duān)車型(xíng)和儲(chǔ)能方向;三(sān)元锂電将(jiāng)更多(duō)往高(gāo)鎳方(fāng)向發展,憑借其(qí)更高(gāo)能量密(mì)度、耐低溫性能,占領高端車型市場。
五(wǔ)、鈉離子電(diàn)池、高(gāo)鎳三(sān)元锂(lǐ)離子(zǐ)電池(chí)和(hé)固(gù)态電解質電池是未(wèi)來動力電(diàn)池(chí)的(de)重要發展(zhǎn)方向(xiàng)
随着(zhe)動力(lì)電池的需求量日益(yì)增加,動(dòng)力(lì)電池(chí)生産企業(yè)也在(zài)尋找未來(lái)動力(lì)電池的發(fā)展方(fāng)向,以目前(qián)已經(jīng)公布的(de)研究路(lù)徑來看,鈉離子(zǐ)電池、高鎳三元锂離子(zǐ)電池和固态(tài)電解質電(diàn)池是廠商(shāng)主要(yào)選擇的技術(shù)發(fā)展路徑。
鈉離子電池(chí)原材(cái)料儲量豐(fēng)富,生(shēng)産效(xiào)率快(kuài),性能與市(shì)場上锂離(lí)子電(diàn)池沒有明顯差異,可以(yǐ)有(yǒu)效降低動(dòng)力(lì)電池生(shēng)産成本。甯(níng)德時(shí)代在(zài)2021年7月29日發(fā)布鈉離子(zǐ)電池(chí),相較于锂離子(zǐ)電池(chí),鈉(nà)離(lí)子電(diàn)池(chí)具有(yǒu)更低的(de)成本而且在(zài)儲(chǔ)運方面具(jù)有巨大優(yōu)勢(shì)。鈉離子電池(chí)在(zài)原理與(yǔ)結構上與锂離(lí)子電池十分相(xiàng)似,僅(jǐn)在材(cái)料的選擇上(shàng)存(cún)在差(chà)異,鈉(nà)離子(zǐ)電池(chí)生産線可以沿(yán)用锂離(lí)子(zǐ)電池生産(chǎn)線。目前鈉(nà)離子電池初步應用(yòng)于儲能和低速動力領域(yù),随着(zhe)甯德時(shí)代(dài)發布鈉離(lí)子動力電池,鈉離子(zǐ)電池應(yīng)在動力(lì)領域向(xiàng)替(tì)代锂(lǐ)離子電池又(yòu)邁進了一步。
鈉離(lí)子電池具(jù)有高(gāo)能量(liàng)密(mì)度,高倍(bèi)率充電,優異的(de)熱穩定性(xìng),良好的低溫性能和(hé)高集成(chéng)效率等優勢(shì)。電芯單體能量密(mì)度達到(dào)160wh/kg;常溫充電15分鍾(zhōng),電池(chí)容(róng)量(liàng)可以(yǐ)達到80%以(yǐ)上;在-20℃低(dī)溫環境中,放電(diàn)保(bǎo)持率可以達(dá)到90%以上(shàng);系統集(jí)成效率可(kě)以達到80%以上。根據甯(níng)德時代(dài)公(gōng)布的(de)研(yán)究(jiū)計劃,下一(yī)代鈉(nà)離子電池的研發(fā)目(mù)标是(shì)200wh/kg以上(shàng)。
高(gāo)鎳三元锂電(diàn)池是以動(dòng)力電池(chí)中鎳含(hán)量爲主(zhǔ)要判斷(duàn)标準,主要(yào)包括(kuò)6系、8系三元锂電(diàn)池,甚至是正在(zài)研究的9系三元(yuán)锂電池,在中高(gāo)端新能(néng)源乘用(yòng)車上有(yǒu)廣闊應用前(qián)景,在未來(lái)解(jiě)決安全(quán)性的(de)前提下,中高端(duān)乘用車動力電(diàn)池能量密度将(jiāng)有質的飛躍。高(gāo)鎳三元锂(lǐ)電池(chí)較高能量(liàng)密度帶來(lái)的(de)優(yōu)勢将(jiāng)驅動即(jí)使在單(dān)位成本價格依(yī)舊高于的(de)情況(kuàng)下,實(shí)現綜合成(chéng)本接近磷酸鐵锂電池。目前全球主(zhǔ)要動力電池生産廠商在(zài)高鎳電池研發上均有布(bù)局。
固(gù)态電解(jiě)質(zhì)電池(chí)在安(ān)全(quán)性,穩定(dìng)性,循環(huán)壽(shòu)命額(é)能量密度等方(fāng)面具有巨大優(yōu)勢,有(yǒu)望(wàng)解決安(ān)全問題。使(shǐ)用固(gù)态電解質代替(tì)當前锂(lǐ)電池中的易燃電解質(zhì)溶液,可(kě)以更安全密(mì)集地儲存能量,使用固态(tài)電解(jiě)質(zhì)将減少(shǎo)對銅(tóng)和鋁(lǚ)的需求,不再對隔膜和液(yè)态電解液(yè)産生依(yī)賴,但目(mù)前也存(cún)在(zài)着技術不成熟,生産成本(běn)高昂,關鍵(jiàn)材料(liào)制備困難(nán)等缺陷,但固态電解質(zhì)電池(chí)可(kě)以有效減(jiǎn)少動(dòng)力電池組體積(jī),保障(zhàng)動力電池(chí)安全(quán),商業化前(qián)景廣(guǎng)闊,未來必定成爲(wèi)主(zhǔ)流研究方向。
整(zhěng)體來(lái)看,全球新能源(yuán)汽車(chē)發展勢頭明确且強勁,随(suí)着新能源(yuán)汽車(chē)滲透(tòu)率和銷量的持(chí)續提升,動(dòng)力電池作爲新(xīn)能源汽車(chē)的“心(xīn)髒”,将(jiāng)迎來廣闊(kuò)的市場空間和黃金發(fā)展(zhǎn)時期;在技術(shù)上(shàng)路線(xiàn)方面,一(yī)定時(shí)期(qī)内磷酸鐵锂和(hé)三元锂(lǐ)電(diàn)将并(bìng)存發(fā)展,長(zhǎng)期來看(kàn)鈉(nà)離子(zǐ)電池(chí)、高鎳三元(yuán)锂離(lí)子電池和固态(tài)電解質(zhì)電池有(yǒu)望脫(tuō)穎而出,實現(xiàn)電(diàn)池(chí)性(xìng)能質(zhì)的突破。
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