新能源汽車動力電池產業發展特點與趨勢分析

左培文 朱培培 邵麗青

（中汽信息科技有限公司，天津300000）

主題詞：新能源汽車 動力電池 發展趨勢

1 前言

雙碳目標下，新能源汽車的發展進一步加速，成為汽車產業新的增長點。新能源汽車改變了傳統汽車的供應體系，其核心技術包括3種：電機、電池和電控系統，而電池性能和成本直接決定新能源車的使用經濟性。作為新能源汽車核心部件之一的動力電池，隨新能源汽車行業的崛起迅速發展起來。近年來，在政策、市場等的多項驅動下，新能源汽車動力電池產業發展提速，特別是2020年疫情過后，動力電池產業呈現出諸多全新特點。

2 宏觀政策

近年以來，國家多方面出臺政策支持新能源汽車發展，重點涉及動力電池、燃料電池等技術，主要分為3大部分：

（1）重點規范鋰離子電池行業，轉型升級是關鍵；

（2）安全保障，突出技術細節重要性；

（3）進一步加強退役動力電池管理。

重點規范鋰離子電池行業，轉型升級是關鍵。2019年1月16日，對《鋰離子電池行業規范條件》和《鋰離子電池行業規范公告管理暫行辦法》（簡稱《暫行辦法》）進行了修訂，形成《鋰離子電池行業規范條件（2018年本）》和《鋰離子電池行業規范公告管理暫行辦法（2018年本）》。《暫行辦法》重點指向：

（1）技術優先：生產的產品擁有技術專利；

（2）支持研發：研發經費不低于當年企業主營業務收入的3%，鼓勵企業取得高新技術企業資質或省級以上研發機構、技術中心；

（3）規范上游：對鋰離子電池制造企業、正負極材料、隔膜、電解液生產企業等提出了明確產品質量檢測能力的要求；

（4）鼓勵智能制造、綠色制造：鼓勵企業加強頂層設計，促進自動化裝備升級，推動自動化水平提高；鼓勵企業將自動化、信息化及智能化等貫穿于設計、生產、管理和服務的各個環節；鼓勵企業打造綠色供應鏈。

安全保障，突出技術細節重要性。新能源汽車安全問題頻發，近來關于新能源汽車的事故依然多發，相關政策和標準的監管力度正在持續加強，表1為近年來相關安全監管政策和標準的匯總。

表1 新能源汽車安全監管相關政策/標準匯總

進一步加強退役動力電池管理。新能源汽車市場快速擴大，動力電池出貨量逐年攀升，即將進入退役電池的市場爆發期：據中國汽車技術研究中心的預測，到2025年全國累計報廢動力電池將超過75×10t，市場規模超過百億元。動力電池回收利用管理政策日趨完善，從2018年開始政策發布密集程度、規范內容深入程度均有所提升，政策體系已初步建立（表2）。未來還需要加快落實財稅優惠政策，修訂《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范條件》，加快梯次利用要求、電池拆卸、包裝運輸、材料回收等國標發布進程及放電規范、產品標識和單體拆解規范的制定工作。

表2 國家出臺的動力電池回收利用管理政策一覽

3 市場表現

3.1 動力電池裝機量持續提升

2021年上半年，汽車累計銷售1 289.1萬輛，同比增長25.6%，其中新能源汽車累計銷售120.6萬輛，同比大增201.5%。新能源汽車市場滲透率穩步提升，特別是2021年6月，新能源汽車滲透率高達12.7%（圖1）。

圖1 2021年上半年汽車及新能源汽車銷售情況

新能源汽車的快速發展帶動動力電池需求量的同步增長。2021年1—6月，我國動力電池裝車量累計52.5 GW·h，同比累計上升200.3%（圖2）。其中三元電池裝車量累計30.2 GW·h，占總裝車量57.5%，同比累計增長139.0%；磷酸鐵鋰電池裝車量累計22.2 GW·h，占總裝車量42.3%，同比累計增長368.5%。

圖2 2020—2021年月度動力電池裝車量

3.2 三元鋰與磷酸鐵鋰電池將長期共存并適合不同的應用場景

隨著電池、儲能技術的發展，電池的種類也越來越多，由各種不同材料制作的電池憑借各自的優勢，不斷延伸自己的市場觸角。其中，磷酸鐵鋰電池因其長壽命、高安全性、高溫性能好、大容量、環保的優點受到廣泛關注，近年來發展迅速，特別是2021年上半年磷酸鐵鋰市占率不斷攀升，6月磷酸鐵鋰裝車量占比高達45.95%(圖3)。但是在乘用車方面仍以三元鋰離子電池為主，只有主打性價比的車輛（如五菱Mini EV、標準續航升級版的Model 3等）以及刀片電池的比亞迪系列車型搭載磷酸鐵鋰電池。未來磷酸鐵鋰電池在儲能、低端乘用車、商用車領域將繼續有較大發展空間。而能量密度更好的三元鋰離子電池（尤其是高鎳電池）將在中高端車型上繼續占據較大市場份額。

圖3 2021年1—6月磷酸鐵鋰電池裝車量及市占率變化情況

4 上游產業鏈

4.1 上游鋰、鈷、鎳為代表的資源將成為稀缺資源

動力電池企業正在承受上游企業的雙重擠壓。資源（鋰、鈷、鎳）、原材料（正極材料、負極材料、電解液）近期都存在著漲價的態勢，可能除了隔膜價格增長不大以外，其它均有非常明顯的增幅。鋰、鈷、鎳為代表的資源將成為稀缺資源，企業實施縱向一體化成為趨勢

2021年以來，鋰價便開始持續上漲，正極材料中的碳酸鋰價格相比去年同期幾乎翻了一倍，電池級碳酸鋰在1年的時間里由3.8萬元/t已經增長到9萬元/t。三元前驅體、磷酸鐵鋰、氫氧化鋰原材料價格漲幅接近50%。另外，電解液中的六氟磷酸鋰成為今年動力電池成本增長的“罪魁禍首”，去年9月價格只有7萬元/t，而今年7月價格已經漲到了39萬元/t，增長了4倍。從4月份開始，龍頭企業多氟多、九九九科技、天際股份等企業均大幅上調了六氟磷酸鋰的售價，預計2021年的全年均價將超過20萬元/t。六氟磷酸鋰在電解液中的成本占比約為40%，成本的攀升，對于生產制造端的成本壓力較大。

比較昂貴的鈷的價格對動力電池成本有較大影響，前幾年增長較多的鈷2021年僅有小幅增長，增幅比鋰要弱很多。2021年1月，電解鈷、硫酸鈷價格攀升，上漲幅度大大增加。經過了春節的鈷市暴漲又回落，4—5月鈷市趨于平穩，電解鈷略有起伏。6月初開始，鈷價增長趨勢明顯。

雖然今年鈷價增長不多，但是鈷仍是貴金屬材料，動力電池企業都在不斷降低鈷在正極電池配方中的比例，比如提升無鈷的磷酸鐵鋰電池技術性能，刀片電池、CTP均屬于此類；再比如三元鋰離子由NCM531到NCM622再到NCM811，811的三元高鎳電池將是未來中高端新能源汽車車型搭載的首選。從上海車展發布的動輒續駛里程600 km以上新車型也能看出，高鎳三元鋰離子電池短期內仍是重要技術路線，這可能導致成本增加的壓力由原來的鈷轉向鎳，鎳的價格已經出現了漲價的苗頭。

4.2 企業實施縱向一體化成為趨勢

鋰電原材料價格不斷攀升，表面上是動力電池的需求增加了，像六氟磷酸鋰這些生產進入壁壘較高的材料又不能快速擴大產能，因此導致供不應求的局面。但是其本質原因在于原始資源礦的缺乏，尤其是國內可控資源較少。中國70%的鋰資源需要進口，鋰礦資源的開采主要被美國雅寶、美國FMC、智利SQM和澳大利亞泰利森四家公司掌握，海外疫情形勢不斷加劇，這些鋰礦的生產計劃明顯放緩。

想要徹底改變鋰原材料短缺、價格上漲的局面，還需要加快開發中國自己的鋰礦資源。目前產業鏈相關企業也在探索掌控上游鋰礦資源。特斯拉和智利最大的鋰礦生產商進行談判，未來可能在當地建立一座工廠，同時取得了在內華達州的鋰礦開采權；長城汽車間接全資子公司億新發展收購獲得Pilgangoora鋰礦項目部分產品的包銷權；寧德時代已經認購了北美鋰業和澳大利亞鋰礦企業的股權；贛鋒鋰業全資控股位于墨西哥的Sonora鋰黏土項目。一些電池企業也以投資入股方式加快對于上游材料的布局，縱向一體化趨勢越來越明顯。

5 企業競爭格局

5.1 動力電池企業競爭已經白熱化

從市占率角度分析，寧德時代的龍頭地位相對穩固，市占率基本維持在50%左右，但是其它電池企業都在積極搶占市場份額（圖4）。通過數據分析發現，2021年上半年寧德時代份額穩中有降，其它企業市場份額起伏變化較大，企業之間的競爭日趨激烈。

圖4 主要電池企業上半年市場份額變化情況（由內到外依次為1—6月）

近期，寧德時代就專利侵權問題起訴了中航鋰電，這從表面看是專利侵權的司法官司問題，但其本質是爭奪客戶資源的問題。第二梯隊已經出現了幾個風頭較旺的企業：中航鋰電成為廣汽埃安的主供應商，并且獲得了廣汽的資本注入且正在著手準備IPO；蜂巢能源剛剛完成了100億元人民幣的B輪融資。使得市占率居高不下的寧德時代開始關注第二梯隊企業，這也表明動力電池企業之間的競爭已經白熱化。

5.2 安全性依然是動力電池領域布局重點

電池安全問題一直備受關注，2020年國內就有多企業布局“永不起火”的電池，如比亞迪刀片電池、寧德時代811、孚能科技“永不起火”電池、欣旺達“只冒煙、不起火”動力電池解決方案、蜂巢能源果凍電池等，2021年上半年廣汽、東風等企業同樣加速布局。

廣汽埃安“彈匣電池”：彈匣電池技術是一個從電芯本征安全提升、整包被動安全強化、再到主動安全防控的一整套安全技術。搭載“彈匣電池”技術的三元鋰電池系統，針刺后只有被刺電芯模塊熱失控而不會蔓延至其它電芯模塊，從而實現三元鋰電池系統針刺不起火的高安全水平。

東風嵐圖“琥珀電池”：電芯三維隔熱墻設計、電池安全監測和預警模型、電池PACK設計，在電池包熱失控觸發并發出熱事件報警信號后，做到了“三不”現象（不起火、不冒煙、不爆炸）。“琥珀電池”已經進入了量產階段，并且將于今年第3季度上市交付。

5.3 新型動力電池技術路線多有布局，但短期內很難取代鋰離子電池

除了鋰離子以外，目前還有其它技術路線可以在未來用于應對鋰資源稀缺以及鋰材料價格高昂，但是這些技術路線短期內不可能快速替代鋰離子電池。

5.3.1 全氣候電池

為了解決電動汽車冬季續駛里程的問題，全氣候電池進入大眾視野。全氣候電池采用電池自加熱技術，能快速提升電池溫度。基于自加熱技術的電池系統可在30 s內使電池溫度從-20℃上升到0℃以上。而傳統的外部加熱技術可能需要長達30 min，并且能耗高、效率低。然而，當前全氣候電池仍處于試驗階段，對于未來是否能在乘用車領域大規模普及仍未可知。

5.3.2 鈉離子電池

鈉元素儲量豐富，察爾汗鹽湖是我國最大的鹽湖。鈉電池與鋰電池在原理、結構上幾乎完全一致，其正極材料為鐵錳銅/鎳三元體系以及磷酸體系，負極材料則是采用硬炭，電解液溶質用六氟磷酸鈉來替代六氟磷酸鋰，鈉離子電池路線總體而言是一種有效補充，其主要優點是資源極其豐富，而缺點是能量密度比三元鋰離子差。7月29日，寧德時代發布第一代鈉離子電池，寧德時代表示，下一代鈉離子電池電芯能量密度將突破200 W·h/kg，預計2023年基本形成產業鏈。雖然寧德時代的發布會讓汽車行業看到了鈉離子電池的希望，但是目前來看鈉離子電池的產業鏈建設可能比寧德時代預判的要更晚一些，且優勢場景仍以儲能市場和兩輪車市場為主。尤其是國家發展改革委、國家能源局發布的《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》中提出，堅持儲能技術多元化，推動鋰離子電池等相對成熟新型儲能技術成本持續下降和商業化規模應用。這也暗示著，未來鈉離子電池將被主要應用于儲能領域。

5.3.3 固態電池

具有高安全性能、高能量密度優勢，然而其發展同樣面臨挑戰：成本競爭力不強、電解質材料密度影響能量密度，預計2025年才有可能實現小規模量產，其產業化進程仍需進一步研討。

5.3.4 氫燃料電池

雖然氫燃料電池裝機情況比鈉離子和固態電池要好一些，但是受加氫站建設、氫能儲運的影響，氫燃料電池汽車的商業化前景仍不明朗，氫燃料電池短期內仍很難有較大突破。

5.3.5 金屬空氣電池

以金屬為燃料，與空氣中的氧氣發生氧化還原反應產生電能的一種特殊燃料電池。負極為金屬，主要以電極電位較負的金屬如鎂、鋁、鋅、汞、鐵等作負極材料；電解液有固定使用與循環使用兩種方式，主要優勢是可以將高能量密度的金屬負極與具備開放結構的活性空氣正極材料相結合，節約成本，提高比能量密度。產業化的難點在于結構設計，催化劑篩選和電解液篩選，同時在面對實際應用中依然有較多問題，如對鋁金屬空氣電池來說，由于功率密度低對驅動大型裝置使用受限，鐵-空氣電池太過笨重，在很多情況下并不合適等。

5.4 聚焦電動化，產能擴張布局加速

在政策和市場雙向驅動下，新能源汽車三電領域發展迅速，多企業聚焦產能提升，電池及電驅動產能有望快速提升。

2021年上半年動力電池企業動向：

（1）寧德時代在四川省宜賓市江安縣投資建設“年產8萬t磷酸鐵鋰項目”；時代上汽擬投資建設時代上汽動力電池生產線擴建項目；在廣東肇慶投資建設鋰電池生產基地，首期規劃建設設計產能為25 GW·h。

（2）蜂巢能源：在湖州南太湖新區建立動力電池新基地；四川遂寧20 GW·h動力電池工廠開工奠基；將投資110億元在馬鞍山建設動力電池電芯及PACK生產研發基地，規劃年產能為28 GW·h。

（3）國軒高科：將投資115億元在江西宜春經開區建設鋰電新能源產業項目；動力電池產業鏈項目落戶合肥。

（4）中航鋰電：與廈門火炬高技術產業開發區就中航鋰電廈門基地30 GW·h動力電池擴產項目達成合作共識。

（5）瑞浦能源：與龍灣區“牽手”，打造的全市首個投資超300億的項目。

（6）計劃河南新擴1 GW·h大圓柱產能，預計下半年投產。

（7）擬在荊門分期投資建設年產為82.5 GW·h的鋰離子動力儲能電池產能的新建項目；擬與林洋能源成立新的合資公司投資不超過30億元建設年產為10 GW·h的儲能電池項目；擬向荊門創能增資不超過6.1億元，用于實施“高性能鋰離子圓柱電池產業化項目。

5.5 合資合作將成為零部件產業的常態

合作方式已成為業界新常態，2021年上半年零部件行業整零、零零合作等動態不斷。

5.5.1 政/校企合作以寧德時代動向為主

2月2日，廣東省政府與寧德時代新能源科技股份有限公司在廣州簽署戰略合作框架協議。肇慶市政府、廣東航運集團、廣州公交集團、廣州環保投資集團與寧德時代分別簽署戰略合作框架協議。3月2日，寧德時代與中國科學院物理研究所成立“中國科學院物理研究所-寧德時代新能源科技股份有限公司清潔能源聯合實驗室”。

5.5.2 整零合作

CBAK能源科技與江淮合作產46800電池；現代汽車將采購比亞迪刀片電池；欣旺達獲東風柳汽LFP電池包供應商定點；寧德時代、廣汽集團合資公司注冊資本增至20億，增幅100%；寧德時代入股愛馳，雙方將聯合開發下一代動力電池；寧德時代與長城汽車簽署10年長期戰略合作協議。

5.5.3 零零合作

多領域、多方位合作模式，重點以上游材料市場為主（表3）。

表3 2021年汽車零部件企業合作

6 結束語

從2021年上半年表現分析來看，新能源動力電池產業呈現諸多全新特點和趨勢。

（1）國家支持，宏觀政策方面持續發力，進一步支持從電池制造到回收利用的多階段發展。

（2）市場表現，新能源汽車銷量提升帶動動力電池需求持續增長，磷酸鐵鋰市占率不斷提升，未來三元鋰與磷酸鐵鋰電池將長期共存并適合不同的應用場景。

（3）上游產業鏈，鋰、鈷、鎳為代表的資源將成為稀缺資源，企業實施縱向一體化成為趨勢，同時短期內新型動力電池技術路線很難取代鋰離子動力電池，行業將長期遭受鋰資源供應短缺的問題。

（4）競爭格局，動力電池企業競爭已經白熱化，高安全性依然是動力電池領域布局重點，同時，企業在產能布局和合資合作方面持續發力，一方面，多企業聚焦產能提升，動力電池產能有望快速提升。另一方面，企業將從產品、技術、市場方面取長補短，未來，產業間將通過合作方式進一步提升自主零部件綜合競爭力。