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在這個汽車加速駛向智能化、電氣化的時代，電池已然成為了重要的儲能設(shè)備。正極、負(fù)極材料的創(chuàng)新應(yīng)用、固態(tài)電解質(zhì)的深入探索、封裝工藝的不斷進(jìn)步……電池技術(shù)正高速發(fā)展著。
動力電池被視為新能源汽車的“心臟”，其能量密度直接決定了車輛的續(xù)航能力，與此同時，電控系統(tǒng)的成本占新能源汽車總成本的65%，遠(yuǎn)高于燃油車發(fā)動機(jī)的30%，僅動力電池一項成本占比就超過35%。
正極材料：續(xù)航是關(guān)鍵
主流正極材料有鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰和三元材料(鎳鈷錳酸鋰、鎳酸鋰)等。2021年我國動力電池出貨量同比大幅增長直接帶動正極材料出貨大幅提升。
人們在購買電動汽車時，最關(guān)心的是續(xù)航。電池的選擇是每個購車人要考慮的問題。三元電池是指應(yīng)用鎳鈷錳或者鎳鈷鋁層狀氧化物正極材料的鋰離子電池，磷酸鐵鋰電池是指應(yīng)用磷酸鐵鋰正極材料的鋰離子電池。相對而言，裝載三元電池的車輛續(xù)航里程長，價格相對高一些，安裝磷酸鐵鋰電池的車輛價格低一些，安全性高一些，但續(xù)航里程相對也短一些。
鋰電池正極材料是鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈上游最重要的材料之一，布局企業(yè)眾多。相關(guān)企業(yè)有德方納米、容百科技、龍蟠科技、豐元股份、長遠(yuǎn)鋰科、富臨精工、廈鎢新能、當(dāng)升科技等。
數(shù)據(jù)顯示，我國鋰電池正極材料市場規(guī)模由2016年213.8億元增至2020年751.9億元，年均復(fù)合增長率為36.9%。2021年市場規(guī)模達(dá)877.1億元，據(jù)預(yù)測，2022年我國正極材料市場規(guī)模可達(dá)1002.3億元。
負(fù)極材料：石墨是主流
目前主流負(fù)極產(chǎn)品有天然石墨與人造石墨兩大類，人造石墨主要用于大容量的車用動力電池和倍率電池以及中高端電子產(chǎn)品鋰離子電池，天然石墨主要用于小型鋰離子電池和一般用途的電子產(chǎn)品鋰離子電池。
石墨類材料未來幾年內(nèi)仍具備技術(shù)、價格和成熟配套優(yōu)勢。石墨作為負(fù)極材料未來幾年內(nèi)仍將是主流，對鋰離子電池性能及安全性起著非常重要的作用。目前鋰離子電池的發(fā)展方向是高容量、高倍率、高安全，實現(xiàn)高容量高倍率的主要途徑是開發(fā)以人造石墨為主要原材料的高性能鋰離子電池負(fù)極材料。
負(fù)極材料第一梯隊企業(yè)，貝特瑞、杉杉股份、璞泰來，主要生產(chǎn)中高端人造石墨負(fù)極，并憑借自身的研發(fā)生產(chǎn)優(yōu)勢，正在積極布局新型負(fù)極材料。凱金能源、尚太科技、中科電氣第二梯隊企業(yè)則主要生產(chǎn)中低端人造石墨負(fù)極。天然石墨負(fù)極的代表企業(yè)主要是貝特瑞和翔豐華。按照2021年的負(fù)極材料出貨量數(shù)據(jù)，人造石墨、天然石墨分別占比84%和14%。
數(shù)據(jù)顯示，我國鋰電池負(fù)極材料市場規(guī)模由2016年64.6億元增至2020年140.2億元，年均復(fù)合增長率為21.4%，2021年市場規(guī)模達(dá)159.1億元。據(jù)中商研究院預(yù)計，2022年我國負(fù)極材料市場規(guī)?？蛇_(dá)178億元。
電解質(zhì)：聚焦電池安全，突破能量密度上限
鋰電池在充電過程中，鋰離子會在負(fù)極表面通過還原反應(yīng)形成樹脂狀的鋰原子晶體。把電解質(zhì)的材料從液態(tài)替換為固態(tài)后，鋰枝晶在固態(tài)電解質(zhì)中生長緩慢且難刺透，可燃性差，熱穩(wěn)定性更強(qiáng)。解決了安全問題，固態(tài)電池就可以采用更高性能的正負(fù)極材料，使得能量密度突破 300Wh / kg。
大眾、福特、寶馬等車企，包括寧德時代在內(nèi)的電池企業(yè)都一致認(rèn)為，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化要到 2025 年才會開啟，甚至到 2030 年前，液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池都依然是主流，但國內(nèi)廠商已經(jīng)開始了半固態(tài)電池的探索之路，蔚來、東風(fēng)等車企推出了半固態(tài)電池。
封裝工藝：圓柱、方形、軟包三足鼎立
方形、圓柱、軟包是主流的動力電池三大封裝方式。圓柱電池：通常將正負(fù)極與隔膜被卷 繞到負(fù)極柱上，以鋼殼或鋁殼進(jìn)行封裝，之后注入電解液，再封口；方形電池：通常使用 卷繞或者疊片制造，是目前市場占比最高的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；軟包電池：通常采用鋁塑膜包裝， 即在液態(tài)鋰離子電池套上一層聚合物外殼。常使用卷繞或者疊片制造。目前圓柱卷繞應(yīng)用 的車型有 Tesla Model 3 等；方形卷繞應(yīng)用的車型有大眾 ID4 等；方形疊片應(yīng)用的車型有比 亞迪 漢等；軟包卷繞應(yīng)用的車型有奔馳 EQC 等；軟包疊片應(yīng)用的車型有通用 VELITE 6 等。
新技術(shù)的探索
當(dāng)前，人們對電池材料的探索仍在繼續(xù)，各種新型電池材料層出不窮，展現(xiàn)著電池行業(yè)發(fā)展的可能性。美國哈佛大學(xué)科學(xué)家為電動汽車開發(fā)了一種新型固態(tài)鋰金屬電池，該電池有望實現(xiàn)3分鐘內(nèi)完全充電，并且可持續(xù)使用20年。據(jù)悉，這種固態(tài)鋰金屬電池采用了類似三明治的多層結(jié)構(gòu)，可有效阻止枝晶刺穿分隔陽極和陰極的屏障。
2022年電池技術(shù)進(jìn)步加速，未來的電池將朝著更高的能量比發(fā)展，整個電芯從液體向著更安全的混合固液和全固態(tài)電池發(fā)展。
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