迷雾何时散开？我国动力电池行业研发进展陷入滞缓新产品或成为破局关键

2024-04-02 09:51

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1、我国动力电池市场空间大，销量、装车量、出货量呈增长态势

当下锂电需求高景气，一方面，产线一体化和智能化、大圆柱等增量电池品类推动电池检测仪器的技术要求和价值量提升；另一方面，新能源汽车、储能需求持续引领核心增量，动力电池市场空间较大。根据数据显示，2023年，我国动力电池装车量为387.7GWh，截止2024年1-2月装车量达50.3GWh，同比增长32%；2023年我国动力电池出货量达630GWh，同比增长31%。

数据来源：观研天下整理

2、头部、二三线和尾部动力电池厂商的众生相

从2023年整年来看，我国动力电池行业头部与二三线电池厂商竞争仍然激烈。根据数据显示，2023年，我国新能源汽车市场只有52家动力电池企业实现装车配套，较此前淘汰5家，尾部动力电池厂商的市场占比更是大幅度降低至3.2%。二三线和头部动力电池厂商也进一步分出了胜负。

宁德时代作为动力电池行业双龙企业之一，其市场份额呈现下降趋势，2023年动力电池装机量达167.1GWh，市场份额同比下滑5.09个百分点至43.11%。而比亚迪凭借其自产自销的模式和新能源汽车产品的市场成功，顺利推动动力电池业务增长，装机量高达105.48GWh，市场份额增加3.76个百分点到27.21%。同时，二三线动力电池厂商中的中创新航、亿纬锂能、蜂巢能源和正力能源动力电池市场份额分别增加1.96、2.01、0.17和0.59个百分点，而国轩高科、欣旺达、孚能科技和瑞浦兰钧市场份额却分别下降0.42、0.48、0.29和0.21个百分点。

2023年1-12月我国动力电池企业装车量前十五名

序号	企业名称	装车量(GWh)	占比	占比变化/百分点
1	宁德时代	167.10	43.11%	0.19
2	比亚迪	105.48	27.21%	-0.60
3	中创新航	32.90	8.49%	-0.30
4	亿纬锂能	17.26	4.45%	0.01
5	国轩高科	15.91	4.10%	0.02
6	蜂巢能源	8.69	2.24%	0.13
7	LG新能源	8.34	2.15%	0.05
8	欣旺达	8.30	2.14%	0.01
9	孚能科技	5.94	1.53%	0.07
10	正力新能	5.39	1.39%	0.08
11	瑞浦兰钧	5.12	1.32%	0.15
12	多氟多	2.14	0.55%	0.08
13	捷威动力	0.91	0.24%	-0.03
14	卫蓝新能源	0.80	0.21%	0.07
15	安驰新能源	0.40	0.10%	0.00

资料来源：观研天下整理

3、新一代电池迟迟没有现身，我国动力电池行业研发进展缓慢

根据观研报告网发布的《中国动力电池行业现状深度研究与发展趋势分析报告（2024-2031年）》显示，动力电池技术是电动汽车性能的关键，是企业提高市场份额主要途径之一，也是整个新能源汽车行业发展的推动力。随着科技进步，动力电池技术正在经历快速的变革，以满足市场对于更高能量密度、更快充电速度、更长寿命和更低成本的需求。但是，从中国电池的发展周期来看，按照三十年一个周期计算，下一代电池的现身时间应在2020年左右，而到2024年，下一代电池还未进入大规模商业化阶段。

我国动力电池行业研发进展缓慢，其最主要原因是新材料发明漫长。电池的基本原理是用高活性的金属材料制作阳极，用较稳定的材料制作阴极，阳极材料由于库仑力的原因会发生还原反应（丢失电子），电子流向阴极发生氧化反应（获得电子），电池内部（电解液）则发生阴极的阴离子流向阳极与阳离子结合，由此形成回路，产生电能。不同种类的电池，主要是正负极和电解液材料不同，每一代电池的突破之处也在于此。

1980年，全球公认锂离子电池的正极材料分别是钴酸锂、磷酸铁锂和锰酸锂，但是1991年吉野彰开发出首款商用锂离子电池。随后，动力电池行业又发明固态电池、钠离子电池等新材料的电池。除了上述材料创新，越来越多动力电池企业尝试在物理层面“换新”。动力电池按照形状划分可分为方形、软包和圆柱三种，方形份额最高，约为60%。

不过，以特斯拉为代表的企业希望用圆柱电池替代方形电池。圆柱电池可以分为小圆柱和大圆柱两类，其中小圆柱已是成熟产品，大圆柱是新材料。宁德时代、松下、LG等企业也布局大圆柱电池，宝马、通用、江淮等海内外车企均已公开宣布将使用或考虑使用大圆柱电池，。但大圆柱电池也没走到商业化阶段，4680电池已经难产。

特斯拉4680电池产能规划及批量生产进度情况

工厂	产能规划及批量生产进度
加州弗利蒙特工厂	2022年1月特斯拉加州工厂的4680电池累计产量突破100万颗，首批使用4680电池的Model Y丰型于2022Q1末交付，标志着4680电池正式开启规模化应用；同年12月4680电池周产量达到86.8万题，按照89.4Wh/颗电芯容量,折合年产能约4GWh
得州工厂	总产能规划100GWh,共4条产线，2022年4月第一条已投产。2023年6月16日，特斯拉得州工厂4680电池累计产量超1000万颗，对应约1.2万辆Model Y需求，仅117天后10月11日4680电池累计产量突破2000万颗，期间平均每天生产约85470颗，折合年产能约2.8GWh
内华达州工厂	2023年1月24日，特斯拉宣布将投资36亿美元，扩建内华达州超级工厂。新项目4680电池产能规划100GWh

资料来源：观研天下整理

截至2024年3月海内外车企及电池企业46系大圆柱最新进展

企业名称	最新进展
松下	计划将于2024财年为特斯拉生产4680电池，目前其和歌山工厂年产量仅为10GWh，只能满足约15万辆汽车的电池需求。2021年11月，松下电池4680电芯的良品率在80-90%左右，预计2023年已突破90%。规划美国堪萨斯圆柱电池工厂，有望于2024-2025年投产。
三星SDI	46系大圆柱2023年初已完成天安产线建设，Q3产线已全面投运，Q4为客户提供样品。主要客户包含现代、宝马。
LG新能源	亚利桑那工厂将转换为46系大圆柱工厂，产能规划从27GWh扩至36GWh（2025年SOP）；韩国Ochang工厂将建立46系列试生产线（2024年H2SOP）。
宁德时代	2022年9月，宁德时代与宝马集团达成长期协议，预计从2025年开始将为其“新世代”车型供应直径为46毫米新型圆柱电池，产地为欧洲和中国，每座工厂供应宝马的年产能为20GWh。
亿纬锂能	与以色列StoreDot签订合作框架协议，合作生产4680电池；拟于匈牙利建立动力电池制造厂生产新型圆柱形动力电池；于湖北荆门投建大圆柱电池20GWh产能，2022年末建成首条中试产线，预计2023年H2 4680电池正式量产下线，配套国内某新势力车企。
比克电池	与江淮汽车联合开发4680电池，预计于2024年量产；2022年下半年郑州生产线会正式进厂投产，其中首批量产线将在郑州二工厂，整体产能15Gwh，跟车厂的合作进行到平台定点阶段的话，单平台产能估计为10Gwh以上。

资料来源：观研天下整理

4、固态电池炙手可热，却无法承载动力电池行业的未来

而固态电池炙手可热，一度承载着动力电池行业下一代重任。固态电池的电解质具有更高的热稳定性，能让动力电池使用能量密度更高的正负极材料，进而大幅度提高车辆的续航，这也让其成为动力电池行业的香饽饽。

目前，固态电池的技术路线分为聚合物、氧化物与硫化物三种路线。其中，性能较好的是硫化物，离子电导率最高且质地较为柔软，是丰田、三星、松下等日韩企业所采用的路线。不过，由于硫化物路线技术难度太高，容易与正负极材料发生副反应且与空气中的水分发生反应，释放有毒的硫化氢气体，严重阻碍其生产进度。

而半固态电池的商业化进展是当前动力电池行业研发比较快的。根据蔚来创始人李斌关于半固态电池续航测试可知，半固态电池（容量为150度）由蔚来汽车和卫蓝新能源合作开发，单电芯能量密度为360Wh/kg，整包能量密度260Wh/kg，采用了原位固化的固液电解质，无机预锂化的硅碳负极，纳米级包覆的超高镍正极，经过李斌实测，搭载150度半固态电池的ET7的续航超过1044km（剩余36km)，平均百公里能耗为13.2千瓦时。不过，李斌表示：“目前，150度电池包非常难量产，产量比较低，良率也很有挑战。”由此可见，固态电池也面临生产成本问题，短时间内也难以成为动力电池行业未来。

5、那么钠电池能成为动力电池行业的未来吗？

如果固态电池、大圆柱电池不是动力电池行业下一代电池，那么钠电池能成为吗？新能源汽车在冬季和高寒地区，续航会大大打折扣，而钠离子具有非常优秀的电低温性能。根据相关资料可知，锂离子电池工作温度区间为-20℃-60℃，在-20℃环境下的容量保持率近90%，在-40℃低温下可以放出70%的容量，并且在高温 80℃时仍然可以正常循环充放电使用。

因此，多个头部动力电池企业开始布局钠电池业务，并且已经走到商业化阶段。2024年1月，搭载钠离子电池的新能源汽车江淮钇为“花仙子钠电版”正式向用户批量交付，钠电版花仙子为A00级车型，采用的钠离子电芯为中科海钠ME12圆柱电芯，其能量密度大于等于140Wh/kg，续航里程为252公里。

不过，钠离子电池也受到多家车企吐槽，其主要原因还是成本太高。根据之前浙江青钠董事长王子煊表示，当碳酸锂价格下探到10万元/吨时，钠离子电池的边际成本约12%左右；如果碳酸锂价格回归到5万元/吨，钠离子电池的边际成本仅约5%。简而言之，当钠电池在成本上领先磷酸铁锂电池时，市场推广动力就变得更强。

中国钠离子电池新能源乘用车产品应用情况

主机厂	产品	车型级别	电池供应商	电池型号	性能参数	量产进度
奇瑞汽车	QQ冰淇淋	A00	宁德时代	第一代钠离子电池	电芯能量密度160Wh/kg	2023/06工信部公告
江铃汽车	羿驰玉兔/易至EV3	A00	呆能科技	第一代软包钠离子电池	电芯能量密度155Wh/kg	2023/06工信部公告
江淮汽车	思皓EX10花仙子	A00	中科海纳	-	电芯能量密度140Wh/kg，电池容量25KWh,持3C~4C快充	2023/02推出试验样车
江淮汽车	钇为3	A00	中科海纳	-	-	产品验证阶段