按結(jié)構(gòu)類型對鋰離子動力電池進行區(qū)分分析

按結(jié)構(gòu)類型對鋰離子動力電池進行區(qū)分分析按結(jié)構(gòu)類型對鋰離子動力電池進行區(qū)分鋰離子動力電池按照電芯封裝結(jié)構(gòu)可以分為方形、軟包以及圓柱形等。圓柱形電池發(fā)展時間長，工藝成熟，標準化程度高，其往往采用成熟的卷繞工藝，自動化程度高，產(chǎn)品一致性強，成本相對較低。其劣勢在于PACK空間利用率低、單體容量小，動力領域需要將較多單體電池進行組裝，電池管理要求高。方形電池制作主要采用卷繞或疊片工藝，方形電池還具備空間利用率高、單體容量大、成組難度低的優(yōu)點。軟包電池采用軟包裝材料（鋁塑復合膜），大多采用疊片工藝，軟包電池結(jié)構(gòu)件質(zhì)量相對減輕，能量密度較高，但其本身亦存在結(jié)構(gòu)強度較差、在內(nèi)部脹氣和外部穿刺時容易漏液、PACK成本較高等缺點。截至目前，國內(nèi)動力電池市場仍以方形電池為主，近三年裝車量占比超過80%，軟包電池和圓柱形電池占比相對較小。不同的結(jié)構(gòu)形式意味著核心制造工藝的差異化，形成卷繞和疊片兩種技術。圓柱電池通常采用卷繞工藝，軟包電池則需應用疊片工藝，方形電池兩者皆可。卷繞是將制片工序或收卷式模切機制作的極片卷繞成電芯，原材料按照負極、隔膜、正極、隔膜的順序進行卷繞。疊片是將模切工序中制作的極片疊成電芯，例如典型的Z字形疊片，正負極分別疊在隔膜兩面，隔膜以Z字形穿行其間而隔開兩極。理論上，疊片工藝制得的電芯產(chǎn)品在能量密度、循環(huán)性能及安全性能等方面性能更優(yōu)，主要系卷繞電芯存在多處彎折區(qū)域和集流體焊接區(qū)域，內(nèi)部空間利用率低，并且會有卷繞張力的不均勻和形變等現(xiàn)象，而疊片電芯界面反應更均勻，活性物質(zhì)容量能夠得到充分發(fā)揮。伴隨企業(yè)對電池制造工藝的精進，疊片電池工藝已逐漸成熟。蜂巢能源目前最高已實現(xiàn)0．125秒/片高速疊片工藝，技術水平處于行業(yè)前列。動力電池行業(yè)的發(fā)展趨勢分析隨著科技的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，動力電池行業(yè)也在不斷發(fā)展壯大。目前，動力電池行業(yè)已經(jīng)成為一個極具發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)，預計未來幾年內(nèi)仍將保持較快的發(fā)展速度。一方面，隨著科技的進步，動力電池的性能也在不斷提高，更多的新型動力電池正在不斷問世。例如，鋰離子電池、蓄電池、氫燃料電池等，它們不僅具有更高的能量密度，而且還具有更好的環(huán)境友好性。另一方面，由于動力電池具有良好的性能，因此應用領域也在不斷擴大。目前，動力電池已經(jīng)應用于汽車、航空、航天等領域，并取得良好的發(fā)展。預計未來，動力電池的應用領域還將進一步擴大，并在更多領域發(fā)揮出自身的優(yōu)勢。當前，動力電池行業(yè)競爭日益膠著。一方面，二線電池廠商正加快搶占市場份額;另一方面，不少主機廠紛紛下場在動力電池領域進行布局。在昨日舉行的中汽協(xié)月度信息發(fā)布會上，中國汽車工業(yè)協(xié)會副秘書長陳士華表示，近期動力電池原材料價格較高位有所回落，預計上半年可能維持較高位置，但在2023年下半年，動力電池原材料價格將會回落，這將緩解新能源汽車企業(yè)的成本壓力。動力電池是電動汽車的心臟，是新能源能否可持續(xù)發(fā)展的關鍵所在。新能源汽車產(chǎn)銷的快速增長直接帶動了中國動力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，動力電池政策支持體系不斷完善、產(chǎn)業(yè)規(guī)模保持全球領先、市場集中度不斷提升、企業(yè)優(yōu)勝劣汰不斷加速、技術水平大幅提升、產(chǎn)品成本明顯降低、國際競爭力不斷增強。目前動力電池主要包括鋰離子電池、鎳氫電池、燃料電池、鉛酸電池、超級電容器?？v觀市場規(guī)模，裝機量迅速擴大的同時，產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過剩，行業(yè)向頭部企業(yè)集中，無核心技術的企業(yè)將面臨淘汰;純電動乘用車為動力電池裝機量的主要貢獻力量，方形電池是主流，軟包電池具備發(fā)展?jié)摿?三元系鋰電池占比超6成，高鎳化成為主流方向。從技術路線看，正極減鈷到無鈷、負極加硅、電解液向固態(tài)方向發(fā)展;固態(tài)電池成本主要在于固態(tài)電解質(zhì)研發(fā)，全固態(tài)電池有望在2030年以后實現(xiàn)商業(yè)化。目前，我國動力電池行業(yè)格局正處于劇變時期。一方面，日韓電池企業(yè)正在加快重返中國市場的節(jié)奏，開始與中國汽車廠商頻繁接觸，不久前，吉利與LG化學宣布成立新的合資公司，這釋放出中韓企業(yè)新的電池合作項目落地的信號；另一方面，整車廠欲掌握在電動車行業(yè)的控制權，提高在供應鏈體系的議價能力，開始自己涉足電池制造，來完善產(chǎn)業(yè)鏈的布局。在多重壓力之下，二三梯隊電池企業(yè)的生存境況將更加嚴峻。全球動力電池市場的主要份額從頭部企業(yè)來看，全球動力電池廠商主要集中在中日韓三國。根據(jù)SNEResearch發(fā)布的2021年全球動力電池裝機量排行榜，中國廠商6家、韓國3家、日本1家，前十名分別為：寧德時代、LG新能源、松下、比亞迪、SKOn、三星SDI、中創(chuàng)新航（中航鋰電）、國軒高科、遠景動力、蜂巢能源。2021年，寧德時代在動力電池領域的全球裝機量達到96．7GWh，市場占有率為32．6%，位列全球第一，這是寧德時代連續(xù)第五年登上全球最大動力電池企業(yè)的寶座，與2020年相比，其市場份額增加了8個百分點；韓國LG新能源排名第二，2021年動力電池裝機量為60．2GWh，市場占有率為20．3%，是寧德時代最大的競爭對手；日本松下排名三，2021年動力電池裝機量為36．1GWh，市場占有率為12．2%。全球動力電池公司行業(yè)集中效應十分明顯，2019—2021年，前三家企業(yè)合計占市場比例分別為63%、66%、65%；前十家企業(yè)所占市場份額也保持在90%以上。我國在動力電池方向具有明顯優(yōu)勢，2021年我國動力電池廠商裝機量占據(jù)全球50%左右的市場份額，且我國在動力電池主要材料供應鏈正負極，隔膜、電解液、配套齊全，可以進行完全獨立的設計和量產(chǎn)，在全球汽車行業(yè)電氣化的變革浪潮中，動力電池行業(yè)相關企業(yè)將會明顯受益。動力電池行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著工業(yè)的發(fā)展，動力電池行業(yè)逐漸成為一個重要的產(chǎn)業(yè)。動力電池行業(yè)的發(fā)展主要受到產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平和市場需求的影響。工業(yè)的發(fā)展促進了動力電池行業(yè)的發(fā)展，市場需求則推動了動力電池行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。動力電池行業(yè)現(xiàn)階段主要集中在汽車、航空航天、物流、醫(yī)療、工業(yè)等領域，各領域都有不同的發(fā)展需求和市場需求。汽車行業(yè)是動力電池行業(yè)的主要市場，航空航天、物流、醫(yī)療、工業(yè)等領域也是動力電池行業(yè)的重要市場。動力電池行業(yè)的發(fā)展需要解決的主要問題是成本問題。電池的成本主要來源于原材料、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)線。成本的控制是電池企業(yè)發(fā)展的關鍵，也是市場競爭的關鍵。前景預測隨著2020年補貼取消，鋰電池成本持續(xù)下降，新能源汽車作為消費品的性價比優(yōu)勢將逐步體現(xiàn)，滲透率持續(xù)提升，加上儲能行業(yè)即將突破，動力電池在未來十幾年內(nèi)的需求將維持25%以上的高復合增速。預計2023-2027年期間電動車將實現(xiàn)TCO平價，到2025-2030年間，動力電池的價格將降至50-70$/kWh。隨著動力電池成本的進一步降低，新能源汽車的使用成本和生產(chǎn)成本不斷接近甚至低于傳統(tǒng)燃油車，即實現(xiàn)使用全成本平價。而目前，隨著新能源汽車保有量的不斷上升，新能源汽車產(chǎn)銷量增速放緩，動力電池增長受新能源汽車行業(yè)影響，增速保持在12%以上。到2025年中國動力電池裝機量將達150．4Gwh。三元高鎳體系能夠滿足2020年動力電池單體300Wh/kg目標，但無法實現(xiàn)2025、2030要求，全固態(tài)、三元富鋰電池值得關注。2）電池安全問題：新能源汽車安全問題既有技術因素，也有監(jiān)管因素，更多的是由部分企業(yè)急功近利、安全意識淡薄所致。事實上，目前多數(shù)新能源汽車安全事故本可提前避免。未來可利用大數(shù)據(jù)平臺等建立預警機制，并通過目錄管理加強對產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)管。3）電池回收問題：應加快統(tǒng)一動力電池的型號標準，同時建立更完善的回收體系。據(jù)統(tǒng)計2018年我國實現(xiàn)廢舊動力電池回收1．35萬噸，實際回收比只有22．9%。政策約束力差、回收體系混亂、梯次市場空間剛起步、利潤率低是造成動力電池回收率低的主要原因。與此同時，動力電池回收，也是個巨大的環(huán)保議題。電池正極材料中含鎳、鈷等重金屬，若未經(jīng)過專業(yè)回收處理，極易造成重金屬污染，電解液溶解在水中也易造成氟污染。此外，從產(chǎn)業(yè)鏈角度考慮，發(fā)展退役動力蓄電池梯次利用，可充分挖掘動力電池全生命周期的價值，有利于產(chǎn)業(yè)健康、有序發(fā)展。動力電池作為新能源汽車能量存儲與轉(zhuǎn)換裝置的基礎單元，是新能源汽車的核心零部件，其技術發(fā)展水平是全球汽車產(chǎn)業(yè)電動化轉(zhuǎn)型的關鍵支撐。中國憑借新能源汽車產(chǎn)業(yè)的先發(fā)優(yōu)勢，動力電池產(chǎn)業(yè)進入快速成長階段，現(xiàn)已經(jīng)成為全球最大的動力電池生產(chǎn)國之一。近年來，國內(nèi)動力電池的產(chǎn)量和裝車量不斷增加，市場需求不斷增加也讓動力電池企業(yè)更依賴于產(chǎn)能擴張。根據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，2022年1-10月，我國動力電池累計產(chǎn)量達425．92GWh，同比增長166．5%，累計裝車量達224．2GWh，同比增長108．7%。具體廠商方面，1-10月我國新能源汽車市場共計51家動力電池企業(yè)實現(xiàn)裝車配套，較去年同期減少3家，排名前3家、前5家、前10家動力電池企業(yè)動力電池裝車量分別為173．0GWh、189．2GWh和211．9GWh，占總裝車量比分別為77．1%、84．4%和94．5%。未來動力電池的重要發(fā)展方向隨著動力電池的需求量日益增加，動力電池生產(chǎn)企業(yè)也在尋找未來動力電池的發(fā)展方向，以目前已經(jīng)公布的研究路徑來看，鈉離子電池、高鎳三元鋰離子電池和固態(tài)電解質(zhì)電池是廠商主要選擇的技術發(fā)展路徑。鈉離子電池原材料儲量豐富，生產(chǎn)效率快，性能與市場上鋰離子電池沒有明顯差異，可以有效降低動力電池生產(chǎn)成本。寧德時代在2021年7月29日發(fā)布鈉離子電池，相較于鋰離子電池，鈉離子電池具有更低的成本而且在儲運方面具有巨大優(yōu)勢。鈉離子電池在原理與結(jié)構(gòu)上與鋰離子電池十分相似，僅在材料的選擇上存在差異，鈉離子電池生產(chǎn)線可以沿用鋰離子電池生產(chǎn)線。目前鈉離子電池初步應用于儲能和低速動力領域，隨著寧德時代發(fā)布鈉離子動力電池，鈉離子電池應在動力領域向替代鋰離子電池又邁進了一步。鈉離子電池具有高能量密度，高倍率充電，優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，良好的低溫性能和高集成效率等優(yōu)勢。電芯單體能量密度達到160Wh/kg；常溫充電15分鐘，電池容量可以達到80%以上；在-20℃低溫環(huán)境中，放電保持率可以達到90%以上；系統(tǒng)集成效率可以達到80%以上。根據(jù)寧德時代公布的研究計劃，下一代鈉離子電池的研發(fā)目標是200Wh/kg以上。高鎳三元鋰電池是以動力電池中鎳含量為主要判斷標準，主要包括6系、8系三元鋰電池，甚至是正在研究的9系三元鋰電池，在中高端新能源乘用車上有廣闊應用前景，在未來解決安全性的前提下，中高端乘用車動力電池能量密度將有質(zhì)的飛躍。高鎳三元鋰電池較高能量密度帶來的優(yōu)勢將驅(qū)動即使在單位成本價格依舊高于的情況下，實現(xiàn)綜合成本接近磷酸鐵鋰電池。目前全球主要動力電池生產(chǎn)廠商在高鎳電池研發(fā)上均有布局。固態(tài)電解質(zhì)電池在安全性，穩(wěn)定性，循環(huán)壽命額能量密度等方面具有巨大優(yōu)勢，有望解決安全問題。使用固態(tài)電解質(zhì)代替當前鋰電池中的易燃電解質(zhì)溶液，可以更安全密集地儲存能量，使用固態(tài)電解質(zhì)將減少對銅和鋁的需求，不再對隔膜和液態(tài)電解液產(chǎn)生依賴，但目前也存在著技術不成熟，生產(chǎn)成本高昂，關鍵材料制備困難等缺陷，但固態(tài)電解質(zhì)電池可以有效減少動力電池組體積，保障動力電池安全，商業(yè)化前景廣闊，未來必定成為主流研究方向。整體來看，全球新能源汽車發(fā)展勢頭明確且強勁，隨著新能源汽車滲透率和銷量的持續(xù)提升，動力電池作為新能源汽車的心臟，將迎來廣闊的市場空間和黃金發(fā)展時期；在技術上路線方面，一定時期內(nèi)磷酸鐵鋰和三元鋰電將并存發(fā)展，長期來看鈉離子電池、高鎳三元鋰離子電池和固態(tài)電解質(zhì)電池有望脫穎而出，實現(xiàn)電池性能質(zhì)的突破。受益于新能源汽車的快速發(fā)展，動力電池市場規(guī)模持續(xù)擴大新能源汽車產(chǎn)銷量同比均繼續(xù)保持高速增長，同比增速持續(xù)顯著領先行業(yè)。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2021年我國新能源汽車銷量達到352萬輛，同比增長160%；根據(jù)乘聯(lián)會數(shù)據(jù)，2021年新能源汽車國內(nèi)零售滲透率14．8%，其中12月滲透率達22．6%，已超過《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中制定的2025年達到20%滲透率的目標。根據(jù)中國汽車動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2021年，我國動力電池產(chǎn)量為219．7GWh，同比增長163．4％；銷量為186GWh，同比增長182．3％；裝車量為154．5GWh，同比增長142．8%。根據(jù)SNE數(shù)據(jù)，2021年全球各國注冊的電動汽車電池電量總量為296．8GWh，同比增長102．2%，環(huán)比上漲37．3%。行業(yè)發(fā)展前景（一）新能源汽車成為我國汽車工業(yè)彎道超車的突破點我國汽車產(chǎn)業(yè)起步較晚，長期受到核心技術與自主創(chuàng)新能力較弱的限制。新能源汽車為汽車行業(yè)中的新興賽道，為我國汽車行業(yè)充分發(fā)揮比較優(yōu)勢、實現(xiàn)彎道超車提供了重要機遇。此外，隨著動力電池的技術水平不斷提升，新能源汽車技術指標如續(xù)航里程、充放電速度、使用環(huán)境適用性等不斷突破，伴隨著與之配套的基礎設施逐步完善，新能源汽車用車成本不斷下降，消費者對新能源汽車的接受程度不斷提升?，F(xiàn)階段，新能源汽車市場由政策驅(qū)動向消費驅(qū)動持續(xù)轉(zhuǎn)型，新能源汽車市場在可預見的一段時間內(nèi)，將保持高速發(fā)展的趨勢。（二）市場上對優(yōu)質(zhì)動力電池企業(yè)的需求不斷增加得益于新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，市場上對優(yōu)質(zhì)動力電池企業(yè)的需求不斷增加。新能源汽車的高速發(fā)展帶動鋰離子電池需求的增加，目前鋰離子動力電池的供應不能滿足市場上的相關需求。（三）新一代動力電池的快速發(fā)展目前市場主流動力電池仍為