左培文 朱培培 邵麗青

（中汽信息科技有限公司，天津300000）

主題詞：新能源汽車 動力電池 發(fā)展趨勢

1 前言

雙碳目標(biāo)下，新能源汽車的發(fā)展進(jìn)一步加速，成為汽車產(chǎn)業(yè)新的增長點。新能源汽車改變了傳統(tǒng)汽車的供應(yīng)體系，其核心技術(shù)包括3種：電機(jī)、電池和電控系統(tǒng)，而電池性能和成本直接決定新能源車的使用經(jīng)濟(jì)性。作為新能源汽車核心部件之一的動力電池，隨新能源汽車行業(yè)的崛起迅速發(fā)展起來。近年來，在政策、市場等的多項驅(qū)動下，新能源汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速，特別是2020年疫情過后，動力電池產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出諸多全新特點。

2 宏觀政策

近年以來，國家多方面出臺政策支持新能源汽車發(fā)展，重點涉及動力電池、燃料電池等技術(shù)，主要分為3大部分：

（1）重點規(guī)范鋰離子電池行業(yè)，轉(zhuǎn)型升級是關(guān)鍵；

（2）安全保障，突出技術(shù)細(xì)節(jié)重要性；

（3）進(jìn)一步加強(qiáng)退役動力電池管理。

重點規(guī)范鋰離子電池行業(yè)，轉(zhuǎn)型升級是關(guān)鍵。2019年1月16日，對《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》和《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法》（簡稱《暫行辦法》）進(jìn)行了修訂，形成《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件（2018年本）》和《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法（2018年本）》。《暫行辦法》重點指向：

（1）技術(shù)優(yōu)先：生產(chǎn)的產(chǎn)品擁有技術(shù)專利；

（2）支持研發(fā)：研發(fā)經(jīng)費不低于當(dāng)年企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入的3%，鼓勵企業(yè)取得高新技術(shù)企業(yè)資質(zhì)或省級以上研發(fā)機(jī)構(gòu)、技術(shù)中心；

（3）規(guī)范上游：對鋰離子電池制造企業(yè)、正負(fù)極材料、隔膜、電解液生產(chǎn)企業(yè)等提出了明確產(chǎn)品質(zhì)量檢測能力的要求；

（4）鼓勵智能制造、綠色制造：鼓勵企業(yè)加強(qiáng)頂層設(shè)計，促進(jìn)自動化裝備升級，推動自動化水平提高；鼓勵企業(yè)將自動化、信息化及智能化等貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的各個環(huán)節(jié)；鼓勵企業(yè)打造綠色供應(yīng)鏈。

安全保障，突出技術(shù)細(xì)節(jié)重要性。新能源汽車安全問題頻發(fā)，近來關(guān)于新能源汽車的事故依然多發(fā)，相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)管力度正在持續(xù)加強(qiáng)，表1為近年來相關(guān)安全監(jiān)管政策和標(biāo)準(zhǔn)的匯總。

表1 新能源汽車安全監(jiān)管相關(guān)政策/標(biāo)準(zhǔn)匯總

進(jìn)一步加強(qiáng)退役動力電池管理。新能源汽車市場快速擴(kuò)大，動力電池出貨量逐年攀升，即將進(jìn)入退役電池的市場爆發(fā)期：據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心的預(yù)測，到2025年全國累計報廢動力電池將超過75×10t，市場規(guī)模超過百億元。動力電池回收利用管理政策日趨完善，從2018年開始政策發(fā)布密集程度、規(guī)范內(nèi)容深入程度均有所提升，政策體系已初步建立（表2）。未來還需要加快落實財稅優(yōu)惠政策，修訂《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范條件》，加快梯次利用要求、電池拆卸、包裝運輸、材料回收等國標(biāo)發(fā)布進(jìn)程及放電規(guī)范、產(chǎn)品標(biāo)識和單體拆解規(guī)范的制定工作。

表2 國家出臺的動力電池回收利用管理政策一覽

3 市場表現(xiàn)

3.1 動力電池裝機(jī)量持續(xù)提升

2021年上半年，汽車?yán)塾嬩N售1 289.1萬輛，同比增長25.6%，其中新能源汽車?yán)塾嬩N售120.6萬輛，同比大增201.5%。新能源汽車市場滲透率穩(wěn)步提升，特別是2021年6月，新能源汽車滲透率高達(dá)12.7%（圖1）。

圖1 2021年上半年汽車及新能源汽車銷售情況

新能源汽車的快速發(fā)展帶動動力電池需求量的同步增長。2021年1—6月，我國動力電池裝車量累計52.5 GW·h，同比累計上升200.3%（圖2）。其中三元電池裝車量累計30.2 GW·h，占總裝車量57.5%，同比累計增長139.0%；磷酸鐵鋰電池裝車量累計22.2 GW·h，占總裝車量42.3%，同比累計增長368.5%。

圖2 2020—2021年月度動力電池裝車量

3.2 三元鋰與磷酸鐵鋰電池將長期共存并適合不同的應(yīng)用場景

隨著電池、儲能技術(shù)的發(fā)展，電池的種類也越來越多，由各種不同材料制作的電池憑借各自的優(yōu)勢，不斷延伸自己的市場觸角。其中，磷酸鐵鋰電池因其長壽命、高安全性、高溫性能好、大容量、環(huán)保的優(yōu)點受到廣泛關(guān)注，近年來發(fā)展迅速，特別是2021年上半年磷酸鐵鋰市占率不斷攀升，6月磷酸鐵鋰裝車量占比高達(dá)45.95%(圖3)。但是在乘用車方面仍以三元鋰離子電池為主，只有主打性價比的車輛（如五菱Mini EV、標(biāo)準(zhǔn)續(xù)航升級版的Model 3等）以及刀片電池的比亞迪系列車型搭載磷酸鐵鋰電池。未來磷酸鐵鋰電池在儲能、低端乘用車、商用車領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)有較大發(fā)展空間。而能量密度更好的三元鋰離子電池（尤其是高鎳電池）將在中高端車型上繼續(xù)占據(jù)較大市場份額。

圖3 2021年1—6月磷酸鐵鋰電池裝車量及市占率變化情況

4 上游產(chǎn)業(yè)鏈

4.1 上游鋰、鈷、鎳為代表的資源將成為稀缺資源

動力電池企業(yè)正在承受上游企業(yè)的雙重擠壓。資源（鋰、鈷、鎳）、原材料（正極材料、負(fù)極材料、電解液）近期都存在著漲價的態(tài)勢，可能除了隔膜價格增長不大以外，其它均有非常明顯的增幅。鋰、鈷、鎳為代表的資源將成為稀缺資源，企業(yè)實施縱向一體化成為趨勢

2021年以來，鋰價便開始持續(xù)上漲，正極材料中的碳酸鋰價格相比去年同期幾乎翻了一倍，電池級碳酸鋰在1年的時間里由3.8萬元/t已經(jīng)增長到9萬元/t。三元前驅(qū)體、磷酸鐵鋰、氫氧化鋰原材料價格漲幅接近50%。另外，電解液中的六氟磷酸鋰成為今年動力電池成本增長的“罪魁禍?zhǔn)住保ツ?月價格只有7萬元/t，而今年7月價格已經(jīng)漲到了39萬元/t，增長了4倍。從4月份開始，龍頭企業(yè)多氟多、九九九科技、天際股份等企業(yè)均大幅上調(diào)了六氟磷酸鋰的售價，預(yù)計2021年的全年均價將超過20萬元/t。六氟磷酸鋰在電解液中的成本占比約為40%，成本的攀升，對于生產(chǎn)制造端的成本壓力較大。

比較昂貴的鈷的價格對動力電池成本有較大影響，前幾年增長較多的鈷2021年僅有小幅增長，增幅比鋰要弱很多。2021年1月，電解鈷、硫酸鈷價格攀升，上漲幅度大大增加。經(jīng)過了春節(jié)的鈷市暴漲又回落，4—5月鈷市趨于平穩(wěn)，電解鈷略有起伏。6月初開始，鈷價增長趨勢明顯。

雖然今年鈷價增長不多，但是鈷仍是貴金屬材料，動力電池企業(yè)都在不斷降低鈷在正極電池配方中的比例，比如提升無鈷的磷酸鐵鋰電池技術(shù)性能，刀片電池、CTP均屬于此類；再比如三元鋰離子由NCM531到NCM622再到NCM811，811的三元高鎳電池將是未來中高端新能源汽車車型搭載的首選。從上海車展發(fā)布的動輒續(xù)駛里程600 km以上新車型也能看出，高鎳三元鋰離子電池短期內(nèi)仍是重要技術(shù)路線，這可能導(dǎo)致成本增加的壓力由原來的鈷轉(zhuǎn)向鎳，鎳的價格已經(jīng)出現(xiàn)了漲價的苗頭。

4.2 企業(yè)實施縱向一體化成為趨勢

鋰電原材料價格不斷攀升，表面上是動力電池的需求增加了，像六氟磷酸鋰這些生產(chǎn)進(jìn)入壁壘較高的材料又不能快速擴(kuò)大產(chǎn)能，因此導(dǎo)致供不應(yīng)求的局面。但是其本質(zhì)原因在于原始資源礦的缺乏，尤其是國內(nèi)可控資源較少。中國70%的鋰資源需要進(jìn)口，鋰礦資源的開采主要被美國雅寶、美國FMC、智利SQM和澳大利亞泰利森四家公司掌握，海外疫情形勢不斷加劇，這些鋰礦的生產(chǎn)計劃明顯放緩。

想要徹底改變鋰原材料短缺、價格上漲的局面，還需要加快開發(fā)中國自己的鋰礦資源。目前產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)也在探索掌控上游鋰礦資源。特斯拉和智利最大的鋰礦生產(chǎn)商進(jìn)行談判，未來可能在當(dāng)?shù)亟⒁蛔S，同時取得了在內(nèi)華達(dá)州的鋰礦開采權(quán)；長城汽車間接全資子公司億新發(fā)展收購獲得Pilgangoora鋰礦項目部分產(chǎn)品的包銷權(quán)；寧德時代已經(jīng)認(rèn)購了北美鋰業(yè)和澳大利亞鋰礦企業(yè)的股權(quán)；贛鋒鋰業(yè)全資控股位于墨西哥的Sonora鋰黏土項目。一些電池企業(yè)也以投資入股方式加快對于上游材料的布局，縱向一體化趨勢越來越明顯。

5 企業(yè)競爭格局

5.1 動力電池企業(yè)競爭已經(jīng)白熱化

從市占率角度分析，寧德時代的龍頭地位相對穩(wěn)固，市占率基本維持在50%左右，但是其它電池企業(yè)都在積極搶占市場份額（圖4）。通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，2021年上半年寧德時代份額穩(wěn)中有降，其它企業(yè)市場份額起伏變化較大，企業(yè)之間的競爭日趨激烈。

圖4 主要電池企業(yè)上半年市場份額變化情況（由內(nèi)到外依次為1—6月）

近期，寧德時代就專利侵權(quán)問題起訴了中航鋰電，這從表面看是專利侵權(quán)的司法官司問題，但其本質(zhì)是爭奪客戶資源的問題。第二梯隊已經(jīng)出現(xiàn)了幾個風(fēng)頭較旺的企業(yè)：中航鋰電成為廣汽埃安的主供應(yīng)商，并且獲得了廣汽的資本注入且正在著手準(zhǔn)備IPO；蜂巢能源剛剛完成了100億元人民幣的B輪融資。使得市占率居高不下的寧德時代開始關(guān)注第二梯隊企業(yè)，這也表明動力電池企業(yè)之間的競爭已經(jīng)白熱化。

5.2 安全性依然是動力電池領(lǐng)域布局重點

電池安全問題一直備受關(guān)注，2020年國內(nèi)就有多企業(yè)布局“永不起火”的電池，如比亞迪刀片電池、寧德時代811、孚能科技“永不起火”電池、欣旺達(dá)“只冒煙、不起火”動力電池解決方案、蜂巢能源果凍電池等，2021年上半年廣汽、東風(fēng)等企業(yè)同樣加速布局。

廣汽埃安“彈匣電池”：彈匣電池技術(shù)是一個從電芯本征安全提升、整包被動安全強(qiáng)化、再到主動安全防控的一整套安全技術(shù)。搭載“彈匣電池”技術(shù)的三元鋰電池系統(tǒng)，針刺后只有被刺電芯模塊熱失控而不會蔓延至其它電芯模塊，從而實現(xiàn)三元鋰電池系統(tǒng)針刺不起火的高安全水平。

東風(fēng)嵐圖“琥珀電池”：電芯三維隔熱墻設(shè)計、電池安全監(jiān)測和預(yù)警模型、電池PACK設(shè)計，在電池包熱失控觸發(fā)并發(fā)出熱事件報警信號后，做到了“三不”現(xiàn)象（不起火、不冒煙、不爆炸）?！扮觌姵亍币呀?jīng)進(jìn)入了量產(chǎn)階段，并且將于今年第3季度上市交付。

5.3 新型動力電池技術(shù)路線多有布局，但短期內(nèi)很難取代鋰離子電池

除了鋰離子以外，目前還有其它技術(shù)路線可以在未來用于應(yīng)對鋰資源稀缺以及鋰材料價格高昂，但是這些技術(shù)路線短期內(nèi)不可能快速替代鋰離子電池。

5.3.1 全氣候電池

為了解決電動汽車冬季續(xù)駛里程的問題，全氣候電池進(jìn)入大眾視野。全氣候電池采用電池自加熱技術(shù)，能快速提升電池溫度?；谧约訜峒夹g(shù)的電池系統(tǒng)可在30 s內(nèi)使電池溫度從-20℃上升到0℃以上。而傳統(tǒng)的外部加熱技術(shù)可能需要長達(dá)30 min，并且能耗高、效率低。然而，當(dāng)前全氣候電池仍處于試驗階段，對于未來是否能在乘用車領(lǐng)域大規(guī)模普及仍未可知。

5.3.2 鈉離子電池

鈉元素儲量豐富，察爾汗鹽湖是我國最大的鹽湖。鈉電池與鋰電池在原理、結(jié)構(gòu)上幾乎完全一致，其正極材料為鐵錳銅/鎳三元體系以及磷酸體系，負(fù)極材料則是采用硬炭，電解液溶質(zhì)用六氟磷酸鈉來替代六氟磷酸鋰，鈉離子電池路線總體而言是一種有效補充，其主要優(yōu)點是資源極其豐富，而缺點是能量密度比三元鋰離子差。7月29日，寧德時代發(fā)布第一代鈉離子電池，寧德時代表示，下一代鈉離子電池電芯能量密度將突破200 W·h/kg，預(yù)計2023年基本形成產(chǎn)業(yè)鏈。雖然寧德時代的發(fā)布會讓汽車行業(yè)看到了鈉離子電池的希望，但是目前來看鈉離子電池的產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)可能比寧德時代預(yù)判的要更晚一些，且優(yōu)勢場景仍以儲能市場和兩輪車市場為主。尤其是國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中提出，堅持儲能技術(shù)多元化，推動鋰離子電池等相對成熟新型儲能技術(shù)成本持續(xù)下降和商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用。這也暗示著，未來鈉離子電池將被主要應(yīng)用于儲能領(lǐng)域。

5.3.3 固態(tài)電池

具有高安全性能、高能量密度優(yōu)勢，然而其發(fā)展同樣面臨挑戰(zhàn)：成本競爭力不強(qiáng)、電解質(zhì)材料密度影響能量密度，預(yù)計2025年才有可能實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程仍需進(jìn)一步研討。

5.3.4 氫燃料電池

雖然氫燃料電池裝機(jī)情況比鈉離子和固態(tài)電池要好一些，但是受加氫站建設(shè)、氫能儲運的影響，氫燃料電池汽車的商業(yè)化前景仍不明朗，氫燃料電池短期內(nèi)仍很難有較大突破。

5.3.5 金屬空氣電池

以金屬為燃料，與空氣中的氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電能的一種特殊燃料電池。負(fù)極為金屬，主要以電極電位較負(fù)的金屬如鎂、鋁、鋅、汞、鐵等作負(fù)極材料；電解液有固定使用與循環(huán)使用兩種方式，主要優(yōu)勢是可以將高能量密度的金屬負(fù)極與具備開放結(jié)構(gòu)的活性空氣正極材料相結(jié)合，節(jié)約成本，提高比能量密度。產(chǎn)業(yè)化的難點在于結(jié)構(gòu)設(shè)計，催化劑篩選和電解液篩選，同時在面對實際應(yīng)用中依然有較多問題，如對鋁金屬空氣電池來說，由于功率密度低對驅(qū)動大型裝置使用受限，鐵-空氣電池太過笨重，在很多情況下并不合適等。

5.4 聚焦電動化，產(chǎn)能擴(kuò)張布局加速

在政策和市場雙向驅(qū)動下，新能源汽車三電領(lǐng)域發(fā)展迅速，多企業(yè)聚焦產(chǎn)能提升，電池及電驅(qū)動產(chǎn)能有望快速提升。

2021年上半年動力電池企業(yè)動向：

（1）寧德時代在四川省宜賓市江安縣投資建設(shè)“年產(chǎn)8萬t磷酸鐵鋰項目”；時代上汽擬投資建設(shè)時代上汽動力電池生產(chǎn)線擴(kuò)建項目；在廣東肇慶投資建設(shè)鋰電池生產(chǎn)基地，首期規(guī)劃建設(shè)設(shè)計產(chǎn)能為25 GW·h。

（2）蜂巢能源：在湖州南太湖新區(qū)建立動力電池新基地；四川遂寧20 GW·h動力電池工廠開工奠基；將投資110億元在馬鞍山建設(shè)動力電池電芯及PACK生產(chǎn)研發(fā)基地，規(guī)劃年產(chǎn)能為28 GW·h。

（3）國軒高科：將投資115億元在江西宜春經(jīng)開區(qū)建設(shè)鋰電新能源產(chǎn)業(yè)項目；動力電池產(chǎn)業(yè)鏈項目落戶合肥。

（4）中航鋰電：與廈門火炬高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)就中航鋰電廈門基地30 GW·h動力電池擴(kuò)產(chǎn)項目達(dá)成合作共識。

（5）瑞浦能源：與龍灣區(qū)“牽手”，打造的全市首個投資超300億的項目。

（6）計劃河南新擴(kuò)1 GW·h大圓柱產(chǎn)能，預(yù)計下半年投產(chǎn)。

（7）擬在荊門分期投資建設(shè)年產(chǎn)為82.5 GW·h的鋰離子動力儲能電池產(chǎn)能的新建項目；擬與林洋能源成立新的合資公司投資不超過30億元建設(shè)年產(chǎn)為10 GW·h的儲能電池項目；擬向荊門創(chuàng)能增資不超過6.1億元，用于實施“高性能鋰離子圓柱電池產(chǎn)業(yè)化項目。

5.5 合資合作將成為零部件產(chǎn)業(yè)的常態(tài)

合作方式已成為業(yè)界新常態(tài)，2021年上半年零部件行業(yè)整零、零零合作等動態(tài)不斷。

5.5.1 政/校企合作以寧德時代動向為主

2月2日，廣東省政府與寧德時代新能源科技股份有限公司在廣州簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。肇慶市政府、廣東航運集團(tuán)、廣州公交集團(tuán)、廣州環(huán)保投資集團(tuán)與寧德時代分別簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。3月2日，寧德時代與中國科學(xué)院物理研究所成立“中國科學(xué)院物理研究所-寧德時代新能源科技股份有限公司清潔能源聯(lián)合實驗室”。

5.5.2 整零合作

CBAK能源科技與江淮合作產(chǎn)46800電池；現(xiàn)代汽車將采購比亞迪刀片電池；欣旺達(dá)獲東風(fēng)柳汽LFP電池包供應(yīng)商定點；寧德時代、廣汽集團(tuán)合資公司注冊資本增至20億，增幅100%；寧德時代入股愛馳，雙方將聯(lián)合開發(fā)下一代動力電池；寧德時代與長城汽車簽署10年長期戰(zhàn)略合作協(xié)議。

5.5.3 零零合作

多領(lǐng)域、多方位合作模式，重點以上游材料市場為主（表3）。

表3 2021年汽車零部件企業(yè)合作

6 結(jié)束語

從2021年上半年表現(xiàn)分析來看，新能源動力電池產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)諸多全新特點和趨勢。

（1）國家支持，宏觀政策方面持續(xù)發(fā)力，進(jìn)一步支持從電池制造到回收利用的多階段發(fā)展。

（2）市場表現(xiàn)，新能源汽車銷量提升帶動動力電池需求持續(xù)增長，磷酸鐵鋰市占率不斷提升，未來三元鋰與磷酸鐵鋰電池將長期共存并適合不同的應(yīng)用場景。

（3）上游產(chǎn)業(yè)鏈，鋰、鈷、鎳為代表的資源將成為稀缺資源，企業(yè)實施縱向一體化成為趨勢，同時短期內(nèi)新型動力電池技術(shù)路線很難取代鋰離子動力電池，行業(yè)將長期遭受鋰資源供應(yīng)短缺的問題。

（4）競爭格局，動力電池企業(yè)競爭已經(jīng)白熱化，高安全性依然是動力電池領(lǐng)域布局重點，同時，企業(yè)在產(chǎn)能布局和合資合作方面持續(xù)發(fā)力，一方面，多企業(yè)聚焦產(chǎn)能提升，動力電池產(chǎn)能有望快速提升。另一方面，企業(yè)將從產(chǎn)品、技術(shù)、市場方面取長補短，未來，產(chǎn)業(yè)間將通過合作方式進(jìn)一步提升自主零部件綜合競爭力。