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文 | 火石產(chǎn)業(yè)大腦
2022年是新能源汽車銷量大爆發(fā)的一年，國際能源署（IEA）公布2022年全球新能源汽車總銷量突破1000萬輛。我國新能源汽車總銷量達(dá)到689萬輛，占全球近七成份額，滲透率也超過25%，提前三年實(shí)現(xiàn)了20%的發(fā)展目標(biāo)，大大超出了業(yè)內(nèi)人士和消費(fèi)者的預(yù)期。作為新能源汽車的心臟，動力電池系統(tǒng)發(fā)展得怎么樣？本文將從產(chǎn)業(yè)圖譜、技術(shù)進(jìn)展、技術(shù)路線、市場前景、競爭格局、發(fā)展走向幾個(gè)方面一一分析。
動力電池系統(tǒng)主要裝載于新能源乘用車和商用車上，用于提供行駛驅(qū)動力。從能量承載介質(zhì)來看，目前主流動力電池包括鋰電池、鈉電池和氫燃料電池等。
鋰電池主要由電池芯、BMS及相應(yīng)的電氣和結(jié)構(gòu)部件組成，其中，電池芯可分為正極、負(fù)極、隔膜、電解液、集流體五大部分。
圖1：鋰動力電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)圖譜 來源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
鈉電池與鋰電池工作原理相似，結(jié)構(gòu)相近，電池芯同樣可分為正極、負(fù)極、隔膜、電解液、集流體五大部分。相對而言，鈉電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)參與者更少一些。
圖2：鈉動力電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)圖譜 來源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
氫燃料電池系統(tǒng)主要由電堆、儲氫罐、氫氣循環(huán)泵、空壓機(jī)及其他相應(yīng)的電氣和結(jié)構(gòu)部件組成，主要裝載于商用車。
圖3：氫燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)圖譜 來源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
自從十九世紀(jì)末法國人將鉛酸電池作為動力電池造出了世界上第一臺可行駛的電動車以來，至今已有100多年的時(shí)間。但真正意義上的現(xiàn)代動力電池故事還是從鋰電池的大規(guī)模應(yīng)用開始。1997年，日本企業(yè)將原本用于電子產(chǎn)品的鋰電池裝載于汽車上，制造出了世界上第一臺鋰電池動力汽車。
經(jīng)過二十多年發(fā)展，特別是近幾年，鋰電池在材料、配方、結(jié)構(gòu)等方面加速演進(jìn)，高壓、硅基、高鎳、摻錳、去鈷、半固態(tài)、低溫控制、快充等技術(shù)層出不窮，刀片電池、麒麟電池、彈匣電池、龍鱗甲電池、4680大圓柱電池等密集面世，單體能量密度從最初的不到100Wh/kg增加到200Wh/kg以上，寧德時(shí)代通過高鎳NCM技術(shù)、摻硅補(bǔ)鋰技術(shù)、CTP成組技術(shù)，已實(shí)現(xiàn)能量密度265Wh/kg的突破，千公里行駛里程也不再遙不可及；動力電池成本也在一路波動式下降，每千瓦時(shí)的動力電池市場價(jià)格下降至千元以內(nèi)；電池被動安全性能已得到了大大提升，針刺不起火、槍擊不爆炸，成為行業(yè)入門標(biāo)準(zhǔn)。
圖4：動力電池發(fā)展趨勢 來源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
相對而言，鈉電池成本更低，綜合成本比鋰電池低30%-40%，蜂巢能源第一代鈉離子電池原型樣件的能量密度已達(dá)到110Wh/kg，未來隨著能量密度和循環(huán)壽命的提升，在低速短程領(lǐng)域，鈉離子電池將成為鋰離子電池有力的競爭對手和替代者。
氫燃料能量密度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)燃油，更遠(yuǎn)高于鋰和鈉，且具有燃燒產(chǎn)物清潔和加注燃料速度快的優(yōu)點(diǎn)，是理想的動力能源，長遠(yuǎn)來看，是重要的發(fā)展方向。
目前，鋰電池技術(shù)更成熟，應(yīng)用也更為廣泛。但這并不意味著其他類型的動力電池沒有發(fā)展空間。不同類型的動力電池在能量密度、輸出功率、制造成本上各有特色，可適配于不同的應(yīng)用場景，短期內(nèi)將并行發(fā)展。多技術(shù)路線布局也成為眾多車企的共同選擇。
圖5：不同類型電池優(yōu)先應(yīng)用領(lǐng)域 來源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
2022年，全國動力電池裝機(jī)量達(dá)到260.94GWh，同比86%，裝機(jī)市場規(guī)模超2000億元。動力電池裝機(jī)中，三元電池裝機(jī)105GWh，占比40%，較2021年下降13%，磷酸鐵鋰電池裝機(jī)155GWh，占比59%，氫燃料電池等裝機(jī)量合計(jì)小于1GWh，占比不到1%。
保守估計(jì)，到2025年全國動力電池裝機(jī)量將超過600GWh，裝機(jī)市場規(guī)模將超過5000億元。
圖6：全國動力電池裝機(jī)量趨勢圖 來源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
其中，鋰離子電池系統(tǒng)將保持平穩(wěn)較快增長，半固態(tài)/固態(tài)鋰、鈉離子、氫燃料電池系統(tǒng)將迎來爆發(fā)式增長。預(yù)計(jì)2025年，鋰離子電池系統(tǒng)、半固態(tài)/固態(tài)鋰電池系統(tǒng)、鈉離子電池系統(tǒng)、氫燃料電池系統(tǒng)等市場規(guī)模將分別達(dá)到4000億元、700億元、200億元、100億元。
表1：不同類型動力電池市場預(yù)測 來源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
借新能源汽車發(fā)展之東風(fēng)，動力電池企業(yè)開始跑馬圈地，長三角、粵港澳、川渝地區(qū)是研發(fā)和產(chǎn)能布局重點(diǎn)區(qū)域，從動力電池企業(yè)已發(fā)布的2025年規(guī)劃產(chǎn)能來看，合計(jì)突破4TWh，規(guī)劃產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，需要較長時(shí)間消化，從實(shí)際投產(chǎn)來看，部分企業(yè)開工也嚴(yán)重不足，但與此同時(shí)，優(yōu)質(zhì)的動力電池卻存在供應(yīng)不足的情況，行業(yè)明顯呈現(xiàn)“總量過剩、結(jié)構(gòu)性短缺”的特征。
表2：動力電池企業(yè)布局城市 來源：火石創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心
市場集中度明顯提升。TOP10企業(yè)市場份額由2019年的86.9%上升至2023年Q1的94.6%，提升了7.7個(gè)百分點(diǎn)。TOP5企業(yè)市場份額由2019年的75.6%上升至2023年Q1的80%，提升了4.4個(gè)百分點(diǎn)。
國內(nèi)企業(yè)市場份額明顯增加。TOP10中，國內(nèi)企業(yè)由2019年的4家增加至2023年Q1的5家，市場份額也大幅增加。特別是寧德時(shí)代市場份額由27.9%增加至35%，長年占據(jù)全球出貨量第一位。比亞迪也由9.5%增加至16.2%，超越LG、松下，躍升至全球出貨量第二位。
圖7：2019年全球動力電池裝機(jī)市場份額
圖8：2023年Q1全球動力電池裝機(jī)市場份額
通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新，探尋能量密度的天花板、追求電池的本質(zhì)安全仍將是電池企業(yè)發(fā)展的主線任務(wù)，同時(shí)，平衡技術(shù)先進(jìn)性與成本之間的關(guān)系，甚至部分犧牲技術(shù)的先進(jìn)性以實(shí)現(xiàn)低成本和市場可接受也是動力電池企業(yè)必須考慮的選項(xiàng)。
適度的產(chǎn)能過剩有助于激活市場競爭，但產(chǎn)能大量過剩將造成資源浪費(fèi)，不利于行業(yè)的健康發(fā)展，動力電池企業(yè)從“卷產(chǎn)能”轉(zhuǎn)向“卷創(chuàng)新”，行業(yè)從無序發(fā)展走向規(guī)范發(fā)展是必然選擇。
伴隨動力電池技術(shù)越來越成熟，技術(shù)層面的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范也提上議事日程，如動力電池規(guī)格尺寸標(biāo)準(zhǔn)化問題。同時(shí)作為動力電池第一方陣國家，建立“動力電池中國標(biāo)準(zhǔn)”也是我國參與國際競爭、構(gòu)筑核心能力的必然選擇。
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