能量密度是產業升級關鍵

近期，新能源汽車的高速發展，磷酸鐵鋰與三元技術路線之爭，固態電池的熱度持續升溫，都預示著動力電池產業的升級已被推上風口浪尖。真鋰研究數據顯示，2017年中國電動汽車產量79.09萬輛，同比增長54.78%，占全球電動汽車總產量的56.40%，排名第一，中國已成為全球最大的電動汽車生產國。電動汽車的高速發展帶動了我國動力電池產業的高速發展，2017年中國電動汽車鋰離子電池裝機量33.62GWh，同比增長21.24%。汽車動力電池產業發展的同時，也暴露出其產品性能、質量和成本等難以滿足新能源汽車的需求，汽車動力電池產業亟待升級，而能量密度的提升無疑是動力電池產業升級的關鍵。

2017年2月20日，工業和信息化部、發展改革委、科技部、財政部四部委聯合制定《促進汽車動力電池產業發展行動方案》，方案主要目標是：產品性能大幅提升，到2020年，新型鋰離子動力電池單體比能量超過300瓦時/公斤，系統比能量力爭達到260瓦時/公斤，成本降至1元/瓦時以下，使用環境達-30℃到55℃，可具備3C充電能力。到2025年，新體系動力電池技術取得突破性進展，單體比能量達500瓦時/公斤。

從2017年中國新能源汽車動力電池不同電池芯類型、不同電芯重量能量密度范圍裝機量占比情況看，要達到這個目標，任務還是很艱巨的。在中國，汽車動力電池電池芯主要采用磷酸鐵鋰和NCM三元材料，2017年磷酸鐵鋰電池裝機量占比48.66%，NCM三元電池裝機量占比44.39%。近幾年，三元材料在汽車動力電池體系中的占比逐年上升，除了政策推動外，三元電池的高能量密度符合鋰電池發展趨勢，也是三元電池市場份額提升的主要原因。2018年前2個月，磷酸鐵鋰電池電芯重量能量密度在110.34-171.65Wh/kg之間，而NCM三元電池電芯重量能量密度范圍在140.71-236.17Wh/kg之間，低于177.78Wh/kg的裝機量占比為18.82%，在178.43-236.17Wh/kg之間的裝機量占比提高到81.18%，高能量密度的NCM三元電池裝機量占比總體較2017年有很大提高。

一些大的電池廠商也相繼調整技術路線。2017年12月5日，比亞迪股份有限公司（比亞迪）表示，公司新上市的PHEV都已換裝三元電池，2018年公司所有乘用車部分都將使用三元電池。2018年1月，比亞迪磷酸鐵鋰電池裝機量占比降到1.02%，NCM三元電池占比98.98%，2018年2月比亞迪裝機全部是NCM三元電池，比亞迪成功完成了由磷酸鐵鋰電池向三元電池技術路線的轉換。孚能科技、比克走NCM三元路線，CATL從2017年12月到2018年2月磷酸鐵鋰電池裝機量逐月減少，NCM三元電池逐月增加。

雖然各電池廠商都在努力提高能量密度，從磷酸鐵鋰轉向三元，但NCM從236Wh/kg到350Wh/kg、NCA從257.39到350Wh/kg，還有很大差距，如何攻克技術難關，提高三元電池能量密度，也是各企業研究的重點。

采用三元電池雖然能使能量密度提高到300Wh/Kg以上，滿足“2020年新型鋰離子動力電池單體比能量超過300瓦時/公斤”的目標，但“到2025年，單體比能量達500瓦時/公斤”的目標，三元電池卻很難達到。近期備受關注的固態鋰電池、鋰硫電池、鋰空氣電池將成為未來鋰電池發展的重要方向。固態鋰電池理論能量密度410Wh/Kg，鋰硫電池理論能量密度2400 Wh/Kg，鋰空氣電池理論能量密度4000 Wh/Kg。目前國內外多家企業和研究機構都已投入固態電池的研究，國外有美國Seeo、美國Sakti3、法國Bollore、豐田、三星日本研究所等，國內有CATL、天津力神、中航鋰電、江蘇清陶、國珈星際、中科院物理所、中科院化學所、中科院青島生物能源與過程研究所、國防科大、清華大學、復旦大學、上海交大等多家企業和科研機構，分別在無機陶瓷固態電解，硫化物電解質、聚合物電解質等方面研發。雖然都取得了一定的研究成果，能量密度達到300-400 Wh/Kg，但也只是實驗室產品，未能投產，誰在這場技術戰中掌握要領，并率先投產，誰就是最后的贏家。

動力電池產業的升級必將帶來行業的洗牌和整合。動力電池行業是市場集中度很高的行業，而且從2017年-2018年前2個月集中度還在不斷提升。2017年1-12月，裝機量排名前五的電池廠商市場份額在54%-76%之間，2018年1月市場份額為78.15%，2018年2月為87.68%，有逐漸走高的趨勢。雖然動力電池行業市場集中度很高，但動力電池的廠商也相對分散，2017年淘汰了30多家，還有80家左右，2018年將繼續淘汰技術和規模落后的小企業，而技術領先的企業將脫穎而出。CATL2016年市場份額為22.74%，排名第二，2017年1月市場份額略低，3月市場份額達到27.15%，躍居第一，4月略低于比亞迪，從5月-12月始終保持第一的位置，2017年裝機量合計占比29.68%，排名第一。2018年1月CATL市場份額高達49.95%，2018年2月超過半數，達到52.17%，呈現一家獨大的局面。在固態電池的研究方面，CATL也走在前面，在聚合物方面發展較快，目前已經設計制造出了容量為325毫安時的聚合物電芯，表現出較好的高溫循環性能。技術的進步推動著產業的升級，CATL的成功是最好的證明。