浅谈动力电池发展现状及趋势

肖磊

近几年，在全球碳中和的宏观背景下，新能源汽车市场迎来爆发式增长，带动动力电池装车量持续提升。

新能源汽车融汇新能源、新材料、互联网、大数据、人工智能等多种技术，正推动汽车从单纯的交通工具向移动智能终端、储能单元和数字空间转变。动力电池作为新能源汽车的核心部件，占新能源汽车总成本的40%左右，随着新能源汽车渗透率的逐步提升，动力电池将发展空间广阔，预计2025年之后的市场规模超万亿，未来五到十年将是动力电池的黄金发展时期。

一、碳中和背景下，新能源汽车已成为行业发展主线。

随着全球能源危机和环境污染问题日益突出，新能源汽车行业的发展受到高度重视，加大新能源汽车的研发生产力度已经在全球范围内形成共识。近年来，各国政府相继将燃油车禁售提上议程，我国也已开始研究停止生产销售传统能源 汽车的时间表，新能源汽车取代燃油汽车已成为必然趋势。

从全球来看，世界各主要经济体相继提出“碳达峰、碳中和”方案。欧盟已制定严苛的绿色经济复苏计划，2021年起对所有新车实施二氧化碳排放量不超过95g/km的规定，同时欧盟委员会计划要求新车和货车的排放量从2030年起下降65%，从2035年开始下降100%，并且欧洲各大车企也最迟将于2035年前停止销售燃油车型。

从国内来看，我国已提出“双碳目标”，将大力发展新能源交通方式，根据2020年11月2日国务院办公厅发布《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，到2025年，纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右。到2035年，纯电动汽车将成为新销售车辆的主流，将为世界经济发展注入新动能。

根据工信部指导编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，2025年新能源汽车占汽车总销量的比重达到20%，2030年新能源汽车在总销量的占比达到40%左右，2035年新能源汽车销量占国内汽车市场销量的50%以上。同时混动新车的占比也将在2030年达到传统能源乘用车的75%以上，2035年混动及新能源汽车在传统能源乘用车中的占比将达到100%。《总路线2.0》预测2030年新能源汽车销量将超过3000万辆，2035年新能源汽车销量将达到4000万辆以上。

二、受益于新能源汽车的快速发展，动力电池市场规模持续扩大。

新能源汽车产销量同比均继续保持高速增长，同比增速持续显著领先行业。根据工信部数据，2021年我国新能源汽车销量达到352万辆，同比增长160%;根据乘联会数据，2021年新能源汽车国内零售渗透率14.8%，其中12月渗透率达22.6%，已超过《新能源汽车产业发展规划》中制定的2025年达到20%渗透率的目标。

根据中国汽车动力电池产业创新联盟数据，2021年，我国动力电池产量为219.7GWh，同比增长163.4%;销量为186GWh，同比增长182.3%;装车量为154.5GWh，同比增长142.8%。根据SNE数据，2021年全球各国注册的电动汽车电池电量总量为296.8GWh，同比增长102.2%，环比上涨37.3%。

三、中日韩企业占据全球动力电池市场的主要份额。

从头部企业来看，全球动力电池厂商主要集中在中日韩三国。根据SNE Research发布的2021年全球动力电池装机量排行榜，中国厂商6家、韩国3家、日本1家，前十名分别为：宁德时代、LG新能源、松下、比亚迪、SK On、三星SDI、中创新航（中航锂电）、国轩高科、远景动力、蜂巢能源。

2021年，宁德时代在动力电池领域的全球装机量达到96.7GWh，市场占有率为32.6%，位列全球第一，这是宁德时代连续第五年登上全球最大动力电池企业的宝座，与2020年相比，其市场份额增加了8个百分点;韩国LG新能源排名第二，2021年动力电池装机量为60.2GWh，市场占有率为20.3%，是宁德时代最大的竞争对手;日本松下排名三，2021年动力电池装机量为36.1GWh，市场占有率为12.2%。

全球动力电池公司行业集中效应十分明显，2019—2021年，前三家企业合计占市场比例分别为63%、66%、65%;前十家企业所占市场份额也保持在90%以上。

我国在动力电池方向具有明显优势，2021年我国动力电池厂商装机量占据全球50%左右的市场份额，且我国在动力电池主要材料供应链正负极，隔膜、电解液、配套齐全，可以进行完全独立的设计和量产，在全球汽车行业电气化的变革浪潮中，动力电池行业相关企业将会明显受益。

四、在电池技术路线上，磷酸铁锂和三元锂电各具优势，在现阶段仍是市场主流。

2021年，我国磷酸铁锂电池装车量为79.8GWh，同比增长227.4%，占总装车量的51.7%;三元电池的装车量为74.3GWh，同比增长91.3%，占总装车量的48.1%。两种主流路线，占到总装车量的99.8%。

从发展历程看，磷酸铁锂的装机量份额经历了一段先下降后增长的阶段。2014年和2015年间，磷酸铁锂电池在新能源乘用车市场上一度占据主导地位;之后受到政策补贴的影响，三元锂电池装机量从2016年起占据市场主导地位;进入2020年以后，随着宁德时代CTP技术发展，比亚迪电池的推出，针对高能量密度电池（如三元锂电池）补贴的下降和三元锂材料电池安全性问题日益明显，磷酸铁锂电池市场份额重新超越三元锂电池。

目前，动力电池技术路线主要分为磷酸铁锂、三元材料，其使用场景各有不同，不存在技术上的优劣替代关系。其中，磷酸铁锂电池凭借较高的安全性能、出色的循环性能、较低的成本，早期主要应用于新能源商用车，在近几年，乘用车磷酸铁锂电池出货量亦快速增长;三元材料电池凭借能量密度高、抗低温、倍率性能高的优势，主要应用于新能源乘用车。

行业分析师曾佑鹏认为，近两年受国内新能源汽车补贴政策逐步退出的影响，三元锂电池凭借更高能量密度获得政策补贴的优势有所减弱，叠加未来几年电化学储能领域对磷酸铁锂电池的市场需求上扬，使得磷酸铁锂电池产量增速超过三元锂电池;全国乘联会秘书长崔东树认为，与需要钴、镍等价格高企且相对稀缺金属的三元锂电池相比，磷酸铁锂电池成本更低，尤其在锂电正极、负极、电解液等原材料齐涨价的当下，其规模化生产的成本压力相对较小。但崔东树同时指出，从材料角度看，目前磷酸铁锂电池能量密度已无太多上升空间，很可能限制其未来的应用场景;中国科学院电工研究所教授陈永翀认为，未来新能源汽车市场预期将更加细分，在短程低速或中短程电动车市场中，磷酸铁锂电池很可能维持主流地位，但对长程或其他用途车辆而言，三元锂电池也有望维持一定优势。

笔者认为，在没有重大技术创新商用前，磷酸铁锂和三元锂电技术路线将并存发展，其中磷酸铁锂依托安全性能和循环充电优势，更多发展低端车型和储能方向;三元锂电将更多往高镍方向发展，凭借其更高能量密度、耐低温性能，占领高端车型市场。

五、鈉离子电池、高镍三元锂离子电池和固态电解质电池是未来动力电池的重要发展方向。

随着动力电池的需求量日益增加，动力电池生产企业也在寻找未来动力电池的发展方向，以目前已经公布的研究路径来看，钠离子电池、高镍三元锂离子电池和固态电解质电池是厂商主要选择的技术发展路径。

钠离子电池原材料储量丰富，生产效率快，性能与市场上锂离子电池没有明显差异，可以有效降低动力电池生产成本。宁德时代在2021年7月29日发布钠离子电池，相较于锂离子电池，钠离子电池具有更低的成本而且在储运方面具有巨大优势。钠离子电池在原理与结构上与锂离子电池十分相似，仅在材料的选择上存在差异，钠离子电池生产线可以沿用锂离子电池生产线。目前钠离子电池初步应用于储能和低速动力领域，随着宁德时代发布钠离子动力电池，钠离子电池应在动力领域向替代锂离子电池又迈进了一步。

钠离子电池具有高能量密度，高倍率充电，优异的热稳定性，良好的低温性能和高集成效率等优势。电芯单体能量密度达到160Wh/kg;常温充电15分钟，电池容量可以达到80%以上;在-20℃低温环境中，放电保持率可以达到90%以上;系统集成效率可以达到80%以上。根据宁德时代公布的研究计划，下一代钠离子电池的研发目标是200Wh/kg以上。

高镍三元锂电池是以动力电池中镍含量为主要判断标准，主要包括6系、8系三元锂电池，甚至是正在研究的9系三元锂电池，在中高端新能源乘用车上有广阔应用前景，在未来解决安全性的前提下，中高端乘用车动力电池能量密度将有质的飞跃。高镍三元锂电池较高能量密度带来的优势将驱动即使在单位成本价格依旧高于的情况下，实现综合成本接近磷酸铁锂电池。目前全球主要动力电池生产厂商在高镍电池研发上均有布局。

固态电解质电池在安全性，稳定性，循环寿命额能量密度等方面具有巨大优势，有望解决安全问题。使用固态电解质代替当前锂电池中的易燃电解质溶液，可以更安全密集地储存能量，使用固态电解质将减少对铜和铝的需求，不再对隔膜和液态电解液产生依赖，但目前也存在着技术不成熟，生产成本高昂，关键材料制备困难等缺陷，但固态电解质电池可以有效减少动力电池组体积，保障动力电池安全，商业化前景广阔，未来必定成为主流研究方向。

整体来看，全球新能源汽车发展势头明确且强劲，随着新能源汽车渗透率和销量的持续提升，动力电池作为新能源汽车的“心脏”，将迎来广阔的市场空间和黄金发展时期;在技术上路线方面，一定时期内磷酸铁锂和三元锂电将并存发展，长期来看钠离子电池、高镍三元锂离子电池和固态电解质电池有望脱颖而出，实现电池性能质的突破。