鋰電池及關鍵材料技術發展與研判：動力與儲能齊飛

（報告出品方/作者：中國平安，陳驍、皮秀、張之堯）

鋰離子電池：鐵鋰和三元各有所長，降本增效是關鍵

總體概況：鋰離子電池卓越性能使其成爲最佳的儲能載體

鋰離子電池是指以鋰爲能量載體的二次電池（充電電池），充電時鋰離子從正極脫出，經過電解液和隔膜，嵌入負極，放電發生相反過程，又稱搖椅式電池。鋰是常溫下電荷/質量比最高的固體物質，使鋰離子電池成爲能量密度最高的儲能單元。同時，鋰離子電池還具有壽命長（循環壽命超過2000次）、額定電壓高（3.2-3.7V）、功率承受能力高（三元電池可達到3C充放電能力）、自放電率低、高低溫適應性強、綠色環保等優點。鋰離子電池發展始於消費領域，目前在動力和儲能領域快速發展。

動力電池：行業高速發展，磷酸鐵鋰電池重回市場主導地位

中國動力電池裝機量保持高速增長勢態，到2025年年均複合增長率達到49%。受中國新能源汽車快速增長拉動，中國動力電池裝機量2022年上半年達到110.1GWh，同比增長109.8%，預計2022年裝機量超過280GWh，2025年將超過750GWh。磷酸鐵鋰動力電池重回主導地位。近三年內，隨着政策補貼力度下降，磷酸鐵鋰在成本、安全方面的優勢逐漸顯現，市場裝機快速上升，市場佔比逐年提升，2021年實現對三元電池裝機量的反超，2022年上半動力電池份額增至到55%。

儲能電池：市場高速增長，大型儲能是主要應用

中國儲能電池出貨量保持高速增長勢態，未來3年年均增長率超過50%。2021年中國儲能電池出貨量達到48GWh，同比增長 167%，預計2022年裝機量超過90GWh，同比增長88%，2025年將超過324GWh。國內儲能電池主要應用於大型儲能（電力系統儲能）、通信系統儲能、家庭儲能和便攜式儲能。大型儲能是儲能電池的主要應用場景，主要用於發電側、電網側及用戶側的儲能集裝系統，出貨量佔比達到61%，其次是通信系統儲能，主要用於通信基站備電，佔比達到25%，家庭儲能產品主要出口國外。便攜式儲能佔比最少，僅3%。

大型儲能：向方形封裝、單體超大容量方向發展

大型儲能裝機規模通常在MWh級以上，大電芯有望成爲主流。大型儲能系統是推動可再生能源大規模應用、建設新型電力系統的重要設施，可以起到調峯、調頻、備用容量、平滑出力、緩解電網阻塞等作用，包括髮電側、電網側儲能等，通常在幾十甚至上百MWh，使用的電芯以大容量方形電芯爲主。在儲能應用中，280Ah及以上的大容量電芯能夠有效降低儲能系統成本，並降低集成難度，優勢明顯，正逐步在電力儲能場景替代原有的50Ah和100Ah電芯產品。

戶用儲能：100Ah以下小電芯或將主導戶儲領域，封裝路線尚無定型

與動力和大儲相比，戶用儲能對電芯技術的要求相對放寬。戶用場景對電池能量密度等要求相對較低，影響用戶體驗的主要是產品整體設計，包括電池管理和全屋能源調配等，對電芯性能的要求相對放寬，主要強調安全性和降本。封裝路線尚無定型。戶用儲能系統規模在10kWh級別，大圓柱電池（單體容量10Ah-50Ah），方形（50Ah-300Ah），軟包（30Ah-80Ah）方案均有公司選用，目前戶儲採用的電芯封裝路線並無定型。

電池材料：新型材料有效提升電池性能

電池材料總概：正極、負極、電解液、鋰電銅箔、隔膜是鋰電池主要直接材料

正極材料是最主要的材料成本，佔比約55%。鋰離子電池主要以正極材料不同分爲磷酸鐵鋰電池和三元電池，動力電池二者均有，儲能電池目前國內幾乎均爲磷酸鐵鋰電池。負極材料佔總成本約14%，包括人造石墨和天然石墨。人造石墨可用於動力電池和儲能電池，而天然石墨多用於消費電池。電解液佔總成本約13%，其主要成分爲溶質、溶劑和添加劑。溶質包括LiPF6和新型鋰鹽LiFSI，是主要成本來源。溶劑以環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯爲主，包括PC、EC、DMC、DEC和EMC等，添加劑主要用於成膜、過充保護、耐低溫、阻燃、提升倍率等，常見產品包括VC、FEC、PS、LiBOB、DTD、LiDFOB等。

正極材料：磷酸鐵鋰產能快速擴展，三元材料產能擴張謹慎

磷酸鐵鋰2021-2022年供應偏緊，產能擴張速度加快，2023-2025年存在結構性過剩風險。預計2022年國內磷酸鐵鋰出貨約爲 95萬噸，而年初產能分別爲94萬噸，產品供給偏緊張。隨着2023年磷酸鐵鋰產能快速釋放，產能存在結構性過剩風險。三元材料2022年-2025年供應均偏緊，三元材料企業產能擴張謹慎。預計2022-2025年國內三元材料出貨量分別預測爲 62/88/123/170萬噸，而各年年初產能分別爲62/100/125/155萬噸，產能供給均較爲緊張。

負極材料：未來石墨負極供給緊張，未來市場前景良好

2021-205年石墨負極產能均相對緊張。2021-2025年石墨負極需求量分別預計爲78/109/146/ 196/270萬噸，而當年年初產能分別爲53/81/133/213/259萬噸。人造石墨負極是主流負極材料，佔據總體市場80%以上市場份額，且市場佔比仍在提升。由於下游需求旺盛，頭部企業滿產滿銷，部分客戶需求轉向中小企業，造成中小企業產能利用率提高，出貨量佔比上升，導致頭部企業市佔率下滑。

電解液：短期內存在產能過剩風險，行業集中度較高

新建電解液產能規模較大，短期內存在結構性過剩風險。2022-2023年產能快速擴張，電解液供應緩解。2024-2025年企業產能存在結構性過剩風險。電解液行業集中度較高，CR3接近60%。2021年第二梯隊企業競爭格局變化較大，主要繫上遊原材料供應緊張，部分企業因原材料不足無法正常交付所致。新型鋰鹽未來具有穩步提升可能性。目前應用較多的新型鋰鹽爲雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）。

鋰電銅箔：行業集中度不高，極薄化方向明確

鋰電銅箔需求未來年均複合增長超過25%，2022-2024年存在結構性過剩風險。隨着動力電池需求量的快速增長，鋰電銅箔總出貨量將大幅增長。 CR7市佔率超過60%，行業集中度不高。CR7市佔率在提升，說明鋰電銅箔供需關係基本保持穩定，且逐年穩步增長。鋰電銅箔極薄化方向明確，即通過壓縮體積的方式提升電池的能量密度。目前 6um佔據市場主流，諾德股份、德福科技等少數企業已向頭部電池企業小批量供貨4.5um銅箔產品，其他如龍電華鑫、嘉元科技、中一科技、銅冠銅箔等也加快4.5um銅箔研發量產化步伐。

隔膜：隔膜行業設備技術門檻最高，恩捷股份佔據隔膜龍頭地位

隔膜分爲溼法隔膜和幹法隔膜，溼法隔膜憑藉輕薄、低自放電等優勢佔據市場主體地位。溼法隔膜厚度低於幹法隔膜，有利於提升電池能量密度。幹法隔膜主要優點是低成本、耐過充和高安全性。2022年幹法隔膜和溼法隔膜供應均緊張，多家企業新產線投產導致產能快速釋放。2021年溼法隔膜市場集中度上升，TOP3佔比78%，主要系溼法隔膜企業下半年頭部企業新產線投產，帶動出貨量上升。隨着新增產能投產帶動出貨增長，2021年上海恩捷市場份額佔比上升。

新型電池技術：性能優越有效降本，有望搶灘動力和儲能應用

鈉離子電池：具有低成本、高安全、耐低溫和快充優勢

鈉離子電池是可充電電池，生產設備與鋰離子電池能兼容。鈉離子電池主要依靠鈉離子在正極和負極之間移動來工作，原理和鋰離子電池相同，製造工藝也類似，因此兩種電池生產設備能兼容。鈉離子電池主要將正極、負極分別換成鈉鹽、硬碳/軟碳等新型材料，負極集流體改用鋁箔。

鈉離子電池具有低成本、高安全、耐低溫、快充優勢，有望搶佔儲能市場和入門級電動汽車市場。與磷酸鐵鋰電池相比，鈉離子電池成本低30%-40%，安全性好，低溫容量保持率高20pct，15min充電80%以上，但其能量密度偏低30Wh/kg，循環性能比LFP低2000次以上。鈉離子電池將機會應用於磷酸鐵鋰電池應用市場，降低採購儲能和入門級電動汽車成本，在商用車、儲能電站、5G通信基站備用電源、電動兩輪車甚至電動船舶等特定應用場景有望替代磷酸鐵鋰電池。

固態電池：具有高安全性和高能量密度，車規級硫化物和氧化物固態電池將有望率先應用

全固態鋰電池是一種使用固體電極材料和固體電解質材料，不含任何液體的鋰電池，所有材料均以固態形式存在，能大幅度提高電池高安全性和高比能量，在溫度適應性等各個方面也具有一定的潛在優勢。硫化物和氧化物固態電池未來可作爲車規級產品。固態電池按電解質主要分爲三類：硫化物固態電池、氧化物固態電池和聚合物固態電池。硫化物電導率與液態鋰電池很接近，氧化物電導率差液態鋰電池電導率一個數量級，可以做到 10%~20%；聚合物電導率最差，比液態鋰電池差兩個數量級，加熱到60℃-80℃才能用在微型電動車上。目前固態電池核心問題是解決界面適配和穩定性問題，其綜合指標提升依然很有挑戰。