能量密度是产业升级关键

近期，新能源汽车的高速发展，磷酸铁锂与三元技术路线之争，固态电池的热度持续升温，都预示着动力电池产业的升级已被推上风口浪尖。真锂研究数据显示，2017年中国电动汽车产量79.09万辆，同比增长54.78%，占全球电动汽车总产量的56.40%，排名第一，中国已成为全球最大的电动汽车生产国。电动汽车的高速发展带动了我国动力电池产业的高速发展，2017年中国电动汽车锂离子电池装机量33.62GWh，同比增长21.24%。汽车动力电池产业发展的同时，也暴露出其产品性能、质量和成本等难以满足新能源汽车的需求，汽车动力电池产业亟待升级，而能量密度的提升无疑是动力电池产业升级的关键。

2017年2月20日，工业和信息化部、发展改革委、科技部、财政部四部委联合制定《促进汽车动力电池产业发展行动方案》，方案主要目标是：产品性能大幅提升，到2020年，新型锂离子动力电池单体比能量超过300瓦时/公斤，系统比能量力争达到260瓦时/公斤，成本降至1元/瓦时以下，使用环境达-30℃到55℃，可具备3C充电能力。到2025年，新体系动力电池技术取得突破性進展，单体比能量达500瓦时/公斤。

从2017年中国新能源汽车动力电池不同电池芯类型、不同电芯重量能量密度范围装机量占比情况看，要达到这个目标，任务还是很艰巨的。在中国，汽车动力电池电池芯主要采用磷酸铁锂和NCM三元材料，2017年磷酸铁锂电池装机量占比48.66%，NCM三元电池装机量占比44.39%。近几年，三元材料在汽车动力电池体系中的占比逐年上升，除了政策推动外，三元电池的高能量密度符合锂电池发展趋势，也是三元电池市场份额提升的主要原因。2018年前2个月，磷酸铁锂电池电芯重量能量密度在110.34-171.65Wh/kg之间，而NCM三元电池电芯重量能量密度范围在140.71-236.17Wh/kg之间，低于177.78Wh/kg的装机量占比为18.82%，在178.43-236.17Wh/kg之间的装机量占比提高到81.18%，高能量密度的NCM三元电池装机量占比总体较2017年有很大提高。

一些大的电池厂商也相继调整技术路线。2017年12月5日，比亚迪股份有限公司（比亚迪）表示，公司新上市的PHEV都已换装三元电池，2018年公司所有乘用车部分都将使用三元电池。2018年1月，比亚迪磷酸铁锂电池装机量占比降到1.02%，NCM三元电池占比98.98%，2018年2月比亚迪装机全部是NCM三元电池，比亚迪成功完成了由磷酸铁锂电池向三元电池技术路线的转换。孚能科技、比克走NCM三元路线，CATL从2017年12月到2018年2月磷酸铁锂电池装机量逐月减少，NCM三元电池逐月增加。

虽然各电池厂商都在努力提高能量密度，从磷酸铁锂转向三元，但NCM从236Wh/kg到350Wh/kg、NCA从257.39到350Wh/kg，还有很大差距，如何攻克技术难关，提高三元电池能量密度，也是各企业研究的重点。

采用三元电池虽然能使能量密度提高到300Wh/Kg以上，满足“2020年新型锂离子动力电池单体比能量超过300瓦时/公斤”的目标，但“到2025年，单体比能量达500瓦时/公斤”的目标，三元电池却很难达到。近期备受关注的固态锂电池、锂硫电池、锂空气电池将成为未来锂电池发展的重要方向。固态锂电池理论能量密度410Wh/Kg，锂硫电池理论能量密度2400 Wh/Kg，锂空气电池理论能量密度4000 Wh/Kg。目前国内外多家企业和研究机构都已投入固态电池的研究，国外有美国Seeo、美国Sakti3、法国Bollore、丰田、三星日本研究所等，国内有CATL、天津力神、中航锂电、江苏清陶、国珈星际、中科院物理所、中科院化学所、中科院青岛生物能源与过程研究所、国防科大、清华大学、复旦大学、上海交大等多家企业和科研机构，分别在无机陶瓷固态电解，硫化物电解质、聚合物电解质等方面研发。虽然都取得了一定的研究成果，能量密度达到300-400 Wh/Kg，但也只是实验室产品，未能投产，谁在这场技术战中掌握要领，并率先投产，谁就是最后的赢家。

动力电池产业的升级必将带来行业的洗牌和整合。动力电池行业是市场集中度很高的行业，而且从2017年-2018年前2个月集中度还在不断提升。2017年1-12月，装机量排名前五的电池厂商市场份额在54%-76%之间，2018年1月市场份额为78.15%，2018年2月为87.68%，有逐渐走高的趋势。虽然动力电池行业市场集中度很高，但动力电池的厂商也相对分散，2017年淘汰了30多家，还有80家左右，2018年将继续淘汰技术和规模落后的小企业，而技术领先的企业将脱颖而出。CATL2016年市场份额为22.74%，排名第二，2017年1月市场份额略低，3月市场份额达到27.15%，跃居第一，4月略低于比亚迪，从5月-12月始终保持第一的位置，2017年装机量合计占比29.68%，排名第一。2018年1月CATL市场份额高达49.95%，2018年2月超过半数，达到52.17%，呈现一家独大的局面。在固态电池的研究方面，CATL也走在前面，在聚合物方面发展较快，目前已经设计制造出了容量为325毫安时的聚合物电芯，表现出较好的高温循环性能。技术的进步推动着产业的升级，CATL的成功是最好的证明。